太空中怎樣“萬里穿針”？ 訪飛船“大腦”設(shè)計(jì)者

中新網(wǎng)北京10月22日電(種卿) 有這么群人，每每在屏幕前目睹我國太空飛船成功交會(huì)對接，除了歡呼雀躍外，還懷揣著一份光榮。這群人組成了中國航天科技集團(tuán)公司五院502所飛船工程組，23年來，一直致力為我國太空飛船打造越來越強(qiáng)的“大腦”。

記憶回到2011年11月3日，天宮一號(hào)和神舟八號(hào)上使用的光學(xué)成像敏感器上演了首次“太空之吻”，性能指標(biāo)達(dá)到世界前列，對接精度比設(shè)計(jì)要求高近10倍，標(biāo)志著我國首次掌握了空間交會(huì)對接GNC技術(shù)。

GNC是制導(dǎo)導(dǎo)航與控制的英文縮寫。在飛船系統(tǒng)中，GNC負(fù)責(zé)飛船飛行全過程的姿態(tài)和軌道控制以及在軌太陽帆板控制。也就是說，飛船如何運(yùn)動(dòng)、如何返回是由GNC決定的。正因?yàn)榇耍腥藢NC比喻為飛船的眼睛和大腦。

事實(shí)上，從神舟一號(hào)飛船到神舟四號(hào)飛船，GNC控制精度誤差都是10公里左右。神舟五號(hào)的實(shí)際著陸點(diǎn)與理論著陸點(diǎn)相差僅4.8公里。而在神舟八號(hào)飛船GNC分系統(tǒng)研制中，交會(huì)對接敏感器是最關(guān)鍵、也是最難啃的硬骨頭，而其中又以光學(xué)成像敏感器、激光雷達(dá)、微波雷達(dá)的研制最為艱辛。

為了在地面驗(yàn)證交會(huì)對接敏感器的性能，2007年-2011年，飛船工程組專門模擬交會(huì)對接軌跡和環(huán)境，先后奔赴阿拉善等地開展了多項(xiàng)試驗(yàn)。

精度的不斷革新，也為空間交會(huì)對接的效率提升創(chuàng)造了條件。

作為我國首艘貨運(yùn)飛船，2017年9月，天舟一號(hào)在經(jīng)歷了與天宮二號(hào)的兩次交會(huì)對接后，迎來了與天宮二號(hào)的首次快速交會(huì)對接，以往需要2-3天的交會(huì)對接全過程，此次僅用了6.5個(gè)小時(shí)。

快速交會(huì)對接的核心和難點(diǎn)在于“快速”。飛船工程組需要在不打亂既定研發(fā)計(jì)劃的基礎(chǔ)上，用最短的時(shí)間、做最少的改動(dòng)來滿足新任務(wù)要求。為此，他們1年內(nèi)升級(jí)了10個(gè)軟件版本，拿出了高精度、高可靠、符合工程約束的GNC系統(tǒng)方案。

“從2012年8月-2014年5月，大都是晚上九、十點(diǎn)下班，Change系統(tǒng)上記錄了我們在初樣測試中發(fā)現(xiàn)的問題以及我們認(rèn)為設(shè)計(jì)上需要改進(jìn)的地方，有近200項(xiàng)。”負(fù)責(zé)貨運(yùn)飛船GNC分系統(tǒng)測試的組員李明明說。

工作中，每個(gè)班組成員心中都有一根關(guān)于“細(xì)致”的弦。例如，加電測試階段，他們負(fù)責(zé)的數(shù)據(jù)參數(shù)表有600多頁，需要關(guān)注的參數(shù)有3000多個(gè)。“每個(gè)參數(shù)的變化都有可能反映系統(tǒng)的特征表現(xiàn)，即便暫時(shí)沒有表現(xiàn)出問題也要找出原因，防止一切可能出現(xiàn)的問題。”組員高偉如是說。

在外界看來，飛船工程組是一支神秘的隊(duì)伍。事實(shí)上，中國航天科技集團(tuán)公司五院502所飛船工程組是一支僅19人組成的團(tuán)隊(duì)，有“夢之舟”班組之稱。正是他們的不斷探索、深度參與和推進(jìn)，才有了我國在空間交會(huì)對接領(lǐng)域的突破。

值得一提的是，這個(gè)不斷刷新紀(jì)錄的班組，還有獨(dú)創(chuàng)了一套“雁陣”人才培育模式。

近年來，班組又衍生出“微雁陣”，成員呈動(dòng)態(tài)化模式，根據(jù)型號(hào)各研制階段的任務(wù)不同，“領(lǐng)頭雁”由多位技術(shù)骨干更替輪換擔(dān)任，而作為后備力量的“前行雁”呈交替式動(dòng)態(tài)“位移”，在型號(hào)研制各階段負(fù)責(zé)不同的工作。