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人民日報:“神九”書寫“中國精度”

發佈時間:2012年07月02日 05:23 | 進入復興論壇 | 來源:人民日報 | 手機看視頻


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  2012年6月29日10時03分,萬眾矚目中,神舟九號飛船在太空遨遊13天后,順利在內蒙古四子王旗大草原著陸,為中國首次載人交會對接畫上圓滿句號。

  “回家的感覺真好”、“天宮就是我們在太空的家”……經歷極富挑戰性的太空之旅、“很溫馨、很親切”的天宮生活後,重新踏上堅實土地的3名航天員景海鵬、劉旺、劉洋難抑激動,深深“為祖國感到驕傲”。

  “結果圓滿、過程完美、成果豐碩”。我國首次載人交會對接任務創造了中國載人航天、中國航天和中華民族新紀錄:

  中國航天員第一次進駐自己的太空之家;中國航天員第一次自己駕駛飛船進行交會對接;第一位中國女航天員進入太空;誕生第一個兩次飛天的航天員。同時,這也是我國載人航天有史以來最長的一次太空飛行,是未來中長期空間飛行的一個起始點。

  在中國載人航天事業的高度不斷刷新之時,承載著中國載人航天20年積澱的神九任務,書寫了航天領域的“中國精度”。

  “中國精度”源自技術精湛

  ●長征二F遙九火箭完成了所有載人飛行中入軌精度最高的一次

  ●太空軌道精度從百米量級提高到了十米量級,為“太空之吻”鋪設了精準軌道

  ●手控交會對接任務的精確完成,標誌著中國全面掌握了空間交會對接技術

  神九任務,是一次中國航天和載人航天最富“精度”色彩的太空之旅。

  “天宮一號與神舟九號載人飛船交會對接任務全面實現了‘準確進入軌道、精準操控對接、穩定組合運行、安全健康返回'的預定目標。”

  中國載人航天工程辦公室主任王兆耀評價説,在我國首次載人交會對接任務中,天宮一號目標飛行器和神舟九號飛船産品性能穩定、狀態正常。在13天的飛行當中,航天員配合默契,沉著冷靜、操作精準,各項試驗、各項工作和他們自己的生活都非常順利。飛行控制中心、地面測控站、海上航天測量船以及天上的測量衛星組成的測控系統高精度的測量控制,順暢地保證了通信任務。著陸場回收迅速、準確,航天員健康出艙。整個飛行過程,所有的重要事件,都是按照預定計劃進行。

  神九經典畫面,處處是“精度”所繫。

  6月16日18時37分,我國目前唯一的載人航天發射場——酒泉衛星發射中心,載著景海鵬、劉旺、劉洋3名航天員的神舟九號在長征二F遙九火箭的托舉下升空,這是火箭和飛船首次重大改進以後的第一次載人飛行。長征二F遙九火箭的入軌精度是所有載人飛行中最高的一次。

  發射場系統再次實現了零窗口發射——火箭發射時間和預定點火時間偏差不能超過1秒。而6月份發射,在載人航天發射中還是第一次。

  “以往我們完成的9次發射,都是選擇在春季、秋季、冬季,唯一的就是沒在夏季。”載人航天工程發射場系統總指揮崔吉俊説,神九任務技術準備處於發射場春夏季過渡階段,發射窗口處於夏季高溫期,包括夏季高溫給火箭推進劑加注帶來風險等,都給任務實施增加了難度。

  長征二F火箭總設計師荊木春説,發射神舟九號的長征二F遙九火箭,和發射天宮一號、神舟八號的火箭為同一批次,但進行了比較大的改進,有30多項更改,目的主要是提高可靠性。長征二F火箭的可靠性指標為0.97,安全性指標達到0.997,是火箭家族中最高的。神九發射,火箭堪稱“十全十美,神箭神奇”。

  6月18日14時07分,神舟九號飛船與在軌運行的天宮一號目標飛行器順利完成首次載人自動交會對接。17時許,打開對接通道兩端的艙門之後,景海鵬、劉旺、劉洋進入中國首個小型空間實驗室,進入中國人第一個真正意義上的太空之家。

  儘管天宮一號和神舟八號成功實現了高精度的無人自動交會對接,但載人自動交會對接仍然讓人捏把汗。其中,飛船抵達天宮一號後下方52公里處的天地導引交接點,對於自動交會對接能否成功極為關鍵。

  “對測控系統來説,壓力特別大的是遠距離導引。”載人航天工程測控通信系統總設計師錢衛平説。就在6月18日自動交會對接前,北京航天飛行控制中心對神九飛船進行了最後一次遠距離導引控制,將飛船導引到天宮一號後下方52公里處的天地導引交接點。由於控制非常精確,軌道精度從百米量級提高到了十米量級,為成功實施交會對接鋪設了一條精準軌道。

  神九和天宮的“太空之吻”,其難度和精度稱得上是太空中的“針尖對麥芒”,天宮一號和神舟九號各自安裝的對接機構,是使命最終完成的核心部件。而作為交會對接的主動一方,神九上的對接機構將主動鎖緊天宮一號上的對接機構。

  中國載人航天工程新聞發言人武平説,作為我國目前最複雜的空間機構,交會對接核心的對接機構相當複雜,由數百個傳感器、上千個齒輪、數萬個零件組成。而當兩個航天器上的對接機構互相牢牢鎖緊,形成一體後,要在兩個飛行器之間建立能供航天員通過的密不透氣的通道。尤其重要的是,天宮一號還要實現與神舟九號電、氣、液的共通,以便“對得上”,後續還能“分得開”。神九任務中,對接機構真正打通了航天員的生命通道,航天員才能通過這個通道,像魚兒般歡快遊入天宮。

  6月24日12時許,神九“駕駛員”劉旺駕駛飛船第一次在太空中開了140米,成功和天宮一號實現手控交會對接。精確程度超出人們的想象力。這次手控交會對接任務的順利完成,標誌著中國全面掌握了空間交會對接技術。

  “發射當天的早上,航天員還在練習手控交會對接。”中國航天員科研訓練中心29歲的航天員教員王焰磊説,“劉旺的手控交會對接訓練超過1500次。我對他有絕對的信心。”作為負責手控交會對接訓練的航天員教員,王焰磊在給航天員訓練之前也練習了將近500次。

  3名航天員在神九手控交會對接訓練過程中,大量、反復訓練的都是特殊情況、異常情況。景海鵬説,我們可以不看任何參數來操作,已經遠遠超過工程專家對我們的要求。平時訓練對我們的要求是偏差不能超過2度,最後考核的時候,我們操作結果的偏差在0.2—0.3度。作為手控交會對接的主角,劉旺在手控交會對接訓練中,不管在任何狀態、何種工況下,他都能做到準確無誤對接成功。

  武平説,第一次實施航天員手控交會對接,首次考核飛船手動控制系統。這既對航天員操作的精準性和靈敏性提出了很高要求,同時也對飛船控制系統的適應性提出了更高的要求。

  北京航天飛行控制中心主任陳宏敏説,從飛行控制角度看,手控交會對接過程中,天地協同配合難度更高,給組織指揮、專業技術支持帶來更大的風險,對飛控組織的實時性、決策指揮的高效性及各系統配合工作的協調性都提出了更高的要求。“手控交會對接的成功,可以用8個字來形容:操控精準,堪稱完美。”

  6月29日10時許,神舟九號飛船返回艙平安落地。未過多久,搜救人員已出現在返回艙前。在茫茫大草原中,如此迅速、精確發現目標,抵達現場,也創下了中國載人航天回收著陸場的新紀錄。

  著陸場系統負責人説,為了快速搜救,7架直升機提前升空至預定空域等候,300多名地面搜救人員和多臺搜救車輛也在理論落點附近等待。中國電子科技集團公司研究員級高工、著陸場系統搜救測向任務技術總負責人苗建蘇説,在直升機、地面隊伍和海面測控船上均配有先進的電子測向儀,它們是捕獲著陸飛船的“眼睛”。正是這些明亮的眼睛,使搜救人員在最短的時間內發現目標,為飛船的成功發射畫上了圓滿的句號。

  從發射升空、自動交會對接,到航天員首次手控交會對接,再到圓滿完成任務返回地球的地面精準預報、快速搜救,都再一次顯示了航天領域的“中國精度”。

  “中國精度”折射“中國智慧”

  ●獨創發射N+1個航天器,減少發射次數,降低成本

  ●經過20年試驗,我國成功突破和掌握了建設空間站的三大基本技術

  ●載人航天工程35歲以下的科研人員佔到80%

  神九任務之所以在技術精度上出類拔萃,來自於中國載人航天事業發展的精心謀劃準備。“中國精度”背後,體現著“中國智慧”的獨特力量。

  “交會對接任務,從總體方案到具體實施都是我們獨立自主研發的。具體到交會對接機構、測量和控制技術,都是我們的科研單位自主研發,不是學別人的,更不是引進來的。”載人航天工程總設計師周建平説,從總體方案上講,如果按照國外當時用的飛船和飛船對接,看起來簡單,但是飛行成本高。做3次交會對接,需要發射6次飛船。我們研製了目標飛行器,要進行N次交會對接,我們發射N+1個航天器就行,減少發射次數,降低成本。這種做法和國外不同的是,既完成現有任務,又兼顧未來發展和效益,這是中國獨創。

  降低成本當然不是唯一的目的。神九航天員在天宮10天左右的生活和工作,證明了天宮一號目標飛行器麻雀雖小,五臟俱全,能夠擔起一個小型的長期在軌運行的軌道站或是空間實驗室的重任。航天員們這次在天宮上進行了10多項醫學科學實驗,首次進行了在軌質量測量,在住得好、吃得香、睡得安穩的同時,各項任務也完成得好。

  “神九任務中,航天員景海鵬、劉旺、劉洋沉著冷靜、操縱精準,實現了我國航天員首次在軌的手控交會對接,首次較長時間在軌駐留並系統性地開展空間實驗,首次有女航天員執行任務的創舉。”載人航天工程航天員系統總指揮陳善廣説。

  天宮一號目標飛行器也是空間站技術驗證的前奏。採用了未來空間站要用的技術,如控制技術和電源技術,為未來空間站的研發打下一個比較好的基礎。從技術難度上,極具挑戰性。

  “一次成功不是完全的成功,多次飛行可以確保技術的成熟度、飛行的可靠性和系統間的協調性。”周建平説,天宮一號和神舟九號的表現證明,這個挑戰我們能夠成功應對。

  載人航天是當今世界高新技術的集中展示。到今年,中國載人航天工程已實施20年,中央財政安排390億元人民幣經費,主要用於技術研發、樣品研製、飛行産品的生産,試驗設施設備的建設以及大量的地面試驗和飛行試驗的消耗。20年中,通過9艘飛船、1個目標飛行器,10次飛行試驗,4次把航天員送上太空,到神九任務圓滿完成,我國已經成功突破和掌握了建設空間站的三大基本技術:載人天地往返,航天員空間出艙,交會對接技術。

  “我們建成了較為配套的載人航天研製生産試驗、測試發射、測量控制的體系。取得了900余項國家級發明專利和科技進步成果。加強了國家航天的基礎設施建設,提升了我國航天産業的整體能力,帶動了相關的基礎科學、應用科學的研究。”王兆耀介紹説。

  20年載人航天事業結出的最大碩果之一,是一支風華正茂的年輕航天人隊伍。現在,工程各系統總設計師大多在40歲至50歲之間,35歲以下的科研人員佔到80%。

  到2020年前後建成空間站,中國載人航天三步走的規劃折射出中國採取了穩紮穩打、符合國情的務實發展道路。這種精心規劃甚至比精湛技術的提升更加難能可貴。

  “中國精度”檢驗科技創新

  ●神九展現的“中國精度”,是一個大合唱,檢驗著中國科技創新能力

  ●中國科技正不斷向各種高度、深度和廣度延伸

  創新路上,中國科技正不斷向各種高度、深度和廣度延伸。而“精度”的意義在於,它既是科技創新的目標,也是丈量科技創新質量的標尺。“中國精度”應該是一個大合唱,神九展現的“中國精度”,實質上是創新驅動的結果,更是不斷追求創新的號角。

  從速度中可以感受“精度”。2010年11月17日,國際超級計算機TOP500組織正式發佈了第三十六屆世界超級計算機500強排名,安裝在國家超級計算天津中心的“天河一號”以峰值速度4700萬億次、持續速度2566萬億次每秒浮點運算的優異性能位居世界第一。但“天河一號”的意義不僅僅在於速度,它已成為目前國際上獲得廣泛應用的最快的超級計算機,成為石油地震勘探數據處理、動漫渲染與影視特效渲染、生物醫藥數據處理、面向高端裝備製造的工程産品設計與倣真等領域的“超級大腦”,實現了“中國速度”與“中國精度”的完美融合。

  第三代同步輻射光源大科學裝置,也是目前我國投資最大的國家重大科學工程——上海光源,如今已成為性能優異、精度極高的“超級X光機”和“超級顯微鏡”,為我國及全世界諸多學科的前沿基礎研究和高新技術開發應用,提供了一個很先進又不可替代的工具,可以用來幫助從事生命、材料、環境、醫學、藥學、地質學等多學科的前沿基礎研究,以及微電子、醫藥、石油、化工、生物工程、醫療診斷等高技術開發應用的實驗研究。

  “以前用普通X光衍射,要做幾天的工作,現在只需要20分鐘左右的時間,可以説實現了質的飛躍。”中科院上海藥物所沈旭研究員説,使用上海光源,他研究晶體結構的效率提高了數十倍。

  美國有GPS全球衛星導航系統,中國有北斗。中國自主研製的北斗衛星導航系統,今年起進入組網高峰期,並已覆蓋中國及周邊地區的區域,到2020年左右形成覆蓋全球的衛星導航定位系統。精度是衛星導航定位的生命。中國航天科工二院203所研製的5個批次10台星載正樣銣鐘,則為北斗系列衛星的精確導航定位提供了強大的“心臟”。這10台星載正樣銣鐘運行穩定可靠,為衛星提供了可靠的高精度頻率基準,保證了衛星的定位精度和測速精度。

  今年1月9日在太原衛星發射中心成功發射的資源三號衛星,目前已正式投入運行使用。作為我國首顆民用高分辨率立體測繪衛星,資源三號的交付使用,實現了我國民用測繪衛星“零的突破”。國家測繪地理信息局副局長宋超智説,資源三號測繪衛星極大地增強了我國獨立獲取地理空間信息的能力,能有效解決目前我國在相關領域應用中從國外大量購買衛星影像的被動局面,對於我國把握航天遙感影像獲取的自主權,維護國家地理空間信息安全具有重大意義。

  大事業,小刻度。猶如微雕藝術一樣,在越小的刻度下,人們總是更加細心,更加冷靜。在這樣的心態下,“中國精度”雕刻出的中國科技將更加完美和多姿多彩。

熱詞:

  • 交會對接
  • 精度
  • 對接機構
  • 上海光源
  • 大科學裝置