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太空相遇记——“天神”牵手背后的月老浮出水面

时间:2016年10月26日 信息来源:不详 点击: 字体:

10月23日早上,天宫二号空间实验室上搭载的一颗小卫星在太空中成功释放,并且对天宫二号和神舟十一号组合体进行了第一次拍照。


太空中又迎来了一位爱情见证者——伴随卫星。10月23日早晨7时31分,伴随卫星从天宫二号成功释放,未来不久,这个只有一台打印机大小的小家伙,将为天宫二号和神舟十一号组合体补拍若干张属于他们俩的浪漫婚纱照。


就在4天前,孤独飞行一月有余的天宫二号,和她的如意郎君神舟十一号,在太空相遇。他们俩在航天员景海鹏、陈冬的见证下,办了一场别开生面的太空婚礼,他们在距离地球母亲393公里的太空,牵手、拥吻,成就一段佳话。


不过茫茫太空,两位新人又都有8吨之重,速度比飞行的子弹还要快8倍,让他俩精准无误地找到对方,交会、牵手,对接、完成惊世之吻,并不容易,一位位深藏绝技的月老在其中立了大功。在婚礼举办之时,“电科月老”浮出水面,备受瞩目。


寻找


拥有“火眼金睛” 再黑也能找到它


在黑暗的太空,神舟十一号要想追上天宫二号,必须随时掌握“心上人”的实时踪迹,然后主动“邂逅”,慢慢靠近直至完美对接,给她一个浪漫惊喜。


“电科月老”早就考虑到这一点,在他们身上安装了激光雷达“智慧眼”,有了它,就像孙猴子拥有了“火眼金睛”,再黑也不怕找不到“妖怪”。


根据中国电科激光雷达项目副总师吴登喜的说法,激光雷达——作为交会对接控制测量关键敏感器之一,在神舟十一号、天宫二号寻觅彼此的中近距离段,将完成对目标距离、角度、变化率等信息实时高精度测量,支撑导航控制系统完成控制任务。


其原理并不复杂。在此次交会对接任务中,天宫二号搭载了中国电科研制的激光雷达合作目标,神舟十一号则搭载了激光雷达主机和信息处理机,其探测的基本过程,是由安装在神十一飞船上的激光雷达系统发出激光束,激光束照射到天宫二号上后返回信号,激光雷达系统再根据接收到的返回信号计算分析。


“天宫二号携带的激光雷达合作目标装载了特殊的玻璃棱镜,可以从多方位、大范围内反射激光雷达的光信号,配合激光雷达完成距离、角度等飞行参数的测量,确保飞船进行精准对接。”吴登喜说。


尽管激光雷达“智慧眼”并不是第一次登上神舟飞船,但吴登喜表示,同神舟十号相比,神舟十一号任务绝不是神舟十号激光雷达任务的简单重复,“神舟十一号将面对新的对接飞行器,新的对接环境以及新的空间试验验证任务,为空间站的正式应用进行试验验证”。


按照计划,未来中国空间站上可能有多个方向的接口,这就需要飞行器从一个对接口绕到另外一个对接口进行对接,因此天宫二号和神舟十一号交会任务中还增加了飞船绕飞试验。飞船绕飞时,需要躲避太阳帆板、分支舱段和各种天线等突出物,确保安全可靠对接,避免碰撞、刮蹭等可能发生的事故。


这时,激光雷达“智慧眼”又要发挥作用了。吴登喜说,它可以在对接过程中始终“不眨眼”,时刻监视周围的复杂环境,测量相对位置关系,提供大视场范围的精确测量数据,引导飞船控制和保障与突出物体有足够的安全距离。


婚约


良辰吉日毫秒不差 靠准时“掐点”


拥吻的良辰吉日,不可有分毫的误差。为给这对新人准时“掐点”,“电科月老”特意打造了一套几乎毫秒不差的“时统设备”,只要能够准时“对表”,就能够按时完成浪漫之约。


按照中国电科副总工程师柴霖的说法,天宫二号与神舟十一号的对接“就像打仗一样”,指挥员总是要求大家“对表”,确定一个统一的时间,各个系统才可以同步行动,“否则,就会发生对接不上,或两个航天器相撞的后果。”


这时,“电科月老”在酒泉卫星发射中心、北京飞控中心、中继卫星控管中心、卫星测控中心及各测控站、测量船上部署的“时统设备”,就起到“对表”的作用。


柴霖说,通过该设备,可以为整个航天系统中的各种用户设备,提供标准时间信号和标准频率信号,以期达到一个效果,即让分散在各地的用户设备在统一的时间基准下同步工作,“3000年误差不超过1秒”。


此外,神舟十一号要与天宫二号对接,还必须要精准掌握发射的时间及状态,这就需要T0控制台。T0控制台提供神舟十一号发射的倒计时、反馈运载火箭的点火时刻和起飞时刻,并分发到通信、测量和控制系统。


T0控制台采用的是“双通道”、双处理的新模式。柴霖说,未建立双通道,一旦出现故障,侥幸好一些的情况是,火箭发射失败,但还矗立在发射塔;最可怕的是,火箭发射出去了,但相应数据并没传回来,直接影响启动下一步设备以及对飞船的进一步控制。”


换句话说,想要良辰吉日毫秒不差,不仅需要准时发出点火指令,还要反馈回来点火是否成功、是否成功起飞、何时起飞等信息。而这些提供信息的前提是,时间要对准。


相守 

甜蜜时刻 “神经元”和“蜘蛛网”掌控


如今,神舟十一号和天宫二号在历经黑暗寻找后,终于完成了世纪拥吻,这次,在证婚人景海鹏、陈冬的陪伴和见证下,“天神”许下了在太空中共度一个月的美好承诺,创造了中国航天史上最长的相守。


一个月的时间,他们要如何完成相处的磨合?“电科月老”配备的传感器——类似人体内的“神经元”,可随时监测他们一个月的相处进展。


按照中国电科传感器专家智文虎的说法,传感器是各类装备最重要的基础支撑之一,被誉为信息化装备的神经元,可以监测火控、伺服机构、发动机等系统的运行参数。传感器一旦失效,就会导致系统无法正常工作,致使装备失去应有的效能。


此次,“电科月老”就为天宫二号、神舟十一号配套了数十种传感器,应用于运载、飞船、航天员三大系统中的遥测、伺服、热控、推进、环控生保、航天服等分系统,配套种类包括压力、温度、湿度、位移、过载、氧气、二氧化碳、离子感烟、电导、呼吸、心电、体温等传感器,其主要功能为环境监测与控制、航天员生理监测、遥测测量等。


这些传感器在各个系统中起着不可或缺的作用。以环控生保系统为例,座舱总压传感器用来测量及调节舱内大气环境压力,氧传感器用来监控舱内氧气含量,温湿度传感器组件用来测量舱内温度及相对湿度,离子感烟探测器、差定温传感器用来监测预报舱内火灾,液满提醒装置用于冷凝水贮箱液满状态的提示,还有减压、泵压、液温等传感器,则用于各类装置的参数监控。


只有这些还不够,“电科月老”还打造了一张可天地互联的通信测控“蜘蛛网”,有了它,“证婚人”就可以随时传达“情报”。


中国电科测控系统总师陈建民说,海陆空构成的测控“蜘蛛网”可实现跟踪、测量、遥控、遥测、安全控制、话音和数据传输等功能,并将接收到的测量、遥测信息传送给航天飞行控制中心,根据航天飞行控制中心的指令与飞行器通信,建立了飞行器与地面之间唯一的通路。


通信系统则包括卫星通信系统、天地超短波通信系统、数据传输系统、载人航天实况电视系统等,这些设备负责完成任务期间各种测控数据、指挥调度、天地通信话音和视频等信息的顺利传输,陈建民说,这些构建了覆盖各个站点的地面通信网络,为各个阶段提供测控和通信保证。


这其中,天地通信监控中心是整个通信系统的枢纽,它可以第一时间收听和监视飞船经过的各地面站接收到的图像和声音,并且第一时间掌握飞船和各地面站的设备状态,陈建民说,“我们在电视上看到的航天员画面、听到的指挥员与航天员通信的声音,都是从这里送出的。”





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