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[新月文摘]

北京飞控中心主任:三大关键点考验嫦娥二号

作者:京华时报          录入于 October 02, 2010 at 04:53:07:
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如果说嫦娥二号是一只离地球数万公里之遥的风筝,那么在地面,就是由北京飞控中心的工作人员牢牢地拽着这根看不见的“风筝线”,指挥卫星在既定轨道上飞行,完成月面清晰成像等试验任务。在嫦娥二号发射前夕,记者在飞控大厅采访了探月工程测控通信指挥部指挥长、北京航天飞行控制中心主任朱民才。

他头发花白,采访时并无任务即将临近的焦虑,相反,却时常流露出自信的微笑。

■关于发射

十多个测控站同步监测

记者:在嫦娥二号任务中,北京航天飞行控制中心担负什么职责?

朱民才:北京航天指挥控制中心是嫦娥二号任务的飞行控制中心,是整个飞行控制工作的神经中枢,主要承担嫦娥二号卫星在轨飞行期间的指挥调度、控制决策、数据处理、信息交换、在轨试验及长期管理任务。

当火箭托举嫦娥二号升空,一直到卫星进入环月轨道,每一次变轨控制,每一项在轨试验,每一条上行指令,每一组注入数据,每一个关键操作,都是由北京飞控中心组织指挥、准确实施的。遍布国内外的十多个测控站,分布在太平洋上的3艘测量船,它们的所有数据,都在这里汇聚;所有的信息,都从这里传输。

记者:在发射期间,飞控中心大厅内主要由哪些工作人员值守?

朱民才:飞控中心有飞行控制专家、载荷专家、卫星专家以及远洋号测控船等多个单位的测量专家。一旦某一部分出现问题,可以及时进行分析解决。

记者:针对这次飞行任务,飞控中心准备有多少应急预案?

朱民才:针对卫星不同故障的有100多个应急预案,地面设备的有上千个。

■关于技术

多种因素保证清晰图片

记者:对于我们飞控工作来讲,本次的任务和嫦娥一号相比有哪些技术上的变化?

朱民才:首先是地月转移的轨道重构技术,即在没有调相段的调整缓冲过程的情况下,在入轨“超限”的时候能够重新建立地月转移轨道。

其次就是考虑姿态控制力干扰的精密定位技术。我们进行这样的科学实验是要不断调整卫星姿态,发动机工作也对轨道产生干扰。而我们就是要做到无论卫星怎么翻身,都能计算出它的下一步轨迹,从而更精确地确定轨道。

再次就是针对近月点的控制,即考虑近地点漂移的非对称控制技术。玩过照相机的人都知道,相机上的焦距有一定的范围,而卫星上的相机也一样。所以要控制卫星在虹湾地区的飞行高度始终在一定范围之内。那为什么会出现高度的偏差呢,这是由于月球引力不均匀造成的。所以我们在降轨控制时,就要考虑到月球引力造成的近地点的漂移。把这些因素参考在内,才能保证卫星能够拍出清晰有效的图像。

另外,还有整个飞行控制的智能控制技术,此次飞行控制事件比较多,围绕虹湾成像,不仅有多次近月制动,还有轨道修正,为了其在虹湾地区有良好的拍照条件,我们要智能地来规划这几次控制。

记者:那良好的拍照条件要注意哪些因素?

朱民才:像我们普通照相一样,除高度外,还需要光线。所以要保证拍照时月球是白天,还要保证卫星能源充足,要综合考虑每个条件,才能在最佳时间、最佳地点拍到最佳照片。

记者:我们平时拍照时,身体运动太快可能会拍不清楚,卫星会不会出现这种情况,需不需要在拍照时降低它的飞行速度呢?

朱民才:地面会告诉卫星拍照时离月面的高度是多少,速度是多少,据此调节曝光来清晰成像。不是依据曝光来调速度,而是依据速度来调曝光。

记者:嫦娥二号要在天空飞行多久?

朱民才:预计是在轨飞行半年,实际情况还要看状态而定。比如嫦娥一号预计工作1年,实际飞行了500多天的时间。

记者:嫦娥二号任务完成之后,我们北京中心还要做哪些后续工作?

朱民才:我们中心还要为嫦娥二号月面观测和科学实验进行长期在轨测控与管理。精确控制卫星在其工作轨道上并处于良好的工作状态。

■人物简历

朱民才男,1961年5月出生,陕西合阳人,博士学位。现任北京航天飞行控制中心主任、研究员,著名航天飞行测控专家,系嫦娥二号任务测控通信指挥部指挥长。曾参加过返回式卫星、太阳同步卫星、地球同步卫星、历次“神舟”号飞船、嫦娥一号等几十次测控任务。在飞行控制、轨道确定等方面取得了十多项科技成果,入选“新世纪百千万人才工程”。著有《载人飞船轨道确定和返回控制》一书,享受政府特殊津贴。

■名词解释

虹湾探月工程总设计师吴伟仁说,虹湾地区在月球北纬43度左右,西经31度左右;南北约100公里,东西约300公里。虹湾,又名“彩虹湾”。当我们仰望夜空时,就能看到月球上有大面积的暗黑色区域,那就是月海。月海并不是真正意义上的海,而是由类似地球玄武岩的岩石组成的平原,月海伸向月陆的部分称为月湾和月沼,虹湾就是月球的月湾之一。

■焦点

三大关键点考验嫦娥二号

初始轨道

超过误差将重构运行轨道

记者:您作为探月工程测控通信指挥长,认为嫦娥二号的探月行动有哪些关键点值得特别关注?

朱民才:首先,火箭是否将嫦娥二号送入初始轨道。嫦娥一号发射后先绕地球飞行,在这个过程中先后进行了4次调相控制。而此次发射用长征三号丙火箭直接将卫星送入地月转移轨道,对地面控制的要求更高。火箭的入轨偏差全由中途修正来消除。由于瞄准的近月点距月面仅100公里,最后一次中途修正如产生微小误差,就面临撞月风险。

此次发射计划有3次中途修正,还采取了一项应急预案,即误差一旦超出了既定范围,将采取轨道重构,重新打造一个新的运行轨道。一旦超出计划,中途修正的时间和任务量将都会发生变化,这是一个关注的焦点。

记者:这三次修正都会进行吗?首次轨道修正什么时间开始?

朱民才:不一定。嫦娥一号只用了一次中途修正就进入既定轨道,此次能一举成功更好,但这需要视发射的情况而定。第一次修正的时间,也要视情况而定,要在发现问题前提前修正,就像人生病一样越早治疗越好,要选择最短时间、最省燃料的方案进行调整。

月球捕获

变轨失败就无法绕月飞行

记者:第二个关键点是什么?朱民才:第二个关键的焦点就是月球捕获,即第一次近月制动,开始火箭将卫星送入一个地月大椭圆轨道,在月球引力的影响下,该轨道会变成一个双曲线的轨道。这个轨道是不闭合的,卫星会被越抛越远,如果不及时控制将十分危险。近月制动首要任务就是变轨,使它绕月飞行。第一次近月制动时,若卫星发动机未能正常开机或推力不足,卫星将无法进入环月轨道。

月面拍摄

最关键的一次控制

记者:最后一个关键点呢?朱民才:第三是控制卫星在15公里高度,进行月面拍摄,这是最关键的、风险最大的一次控制。15公里离月面太近了,而且月面也并非十分平坦,上面有山,高低不平,如果发动机控制有误差随时会面临撞上的风险。另外月球和地球不同,它的质量分布不均匀,造成月球引力分布也不同,变化比地球剧烈得多,也会加大近月飞行的风险。

记者:月面拍摄主要拍摄什么?难度在哪里?

朱民才:我们想要拍摄的是月球的虹湾地区,为嫦娥三号“落月”做准备。虹湾地区在朝向地球的一面,而我们目前采取的控制方式都是对称控制。所以如果想控制这一区域的高度,必须在其背面进行控制,即背向地球的一面。这些地区在大部分时间不可见,是测控设备难以控制的地方。

对此专家们想了不少办法,最后采取通过改变推力方向,改变控制位置方法,使得发动机关闭的最后时刻能够在地面的控制之下。你开不了机没有问题,但如果关不了机就撞上了,所以严密监视卫星的关机状态,就能确保卫星的安全,就像我们开车控制好“刹车”一样。



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