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飛行控制飛行支持團隊為神舟飛船撐起「保護傘」

北京時間今天中午,神舟十一號飛船與天宮二號空間實驗室成功實施分離,航天員景海鵬、陳冬,完成了在天宮二號空間實驗室中期駐留的預定任務,創造了新的紀錄。在這樣一個特殊的時刻,有這樣一群人倍感喜悅卻無暇慶賀,因為他們任務還沒有結束。


今天中午,在北京航天飛行控制中心,所有的飛行控制和飛行支持人員都緊張地盯著大屏幕,在太空中遨遊了30多天的神舟十一號飛船即將迎來和天宮二號分離的時刻,這是神舟十一號飛船返回地球前最關鍵的一個動作。


12點41分左右,神舟十一號飛船和天宮二號成功分離,現場所有的人都鬆了一口氣。

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神舟天宮分離為什麼分離這麼關鍵?


北京航天飛行控制中心被稱為中國載人航天和深空探測工程的「神經中樞」。天宮二號和神舟十一號發射後,兩個航天器在太空的飛行都由這裡指揮控制。所有的指令都從這裡發出,所有的數據都在這裡匯聚,所有的信息都從這裡傳輸。一旦出現意外,應急決策也將在這裡產生。從9月15日天宮二號發射升空以後,馬曉兵率領天宮二號和神舟十一號聯合飛控試驗隊已經在這裡工作了兩個多月。

航天科技集團神舟十一號飛船副總設計師馬曉兵:我們執行的是晝夜連續的值班狀況,我們一班大概有六十個人,有20多個崗位,要保證每個崗位都至少有兩個人做備崗,這樣在判讀過程中不容易出現誤判和失誤,我們在地面白天晚上都要保證精確的判讀,及時發現問題。


馬曉兵告訴記者,天宮二號和神舟十一號在太空遨遊可能會出現一些意外問題,例如艙內突然失火了怎麼辦,突然溫度急劇升高或者急劇降低怎麼辦?航天員生病怎麼辦?為了應對可能出現的各種問題,研製團隊為天宮二號和神舟十一號準備了600多個應急故障預案,馬曉兵要求每一個值班的飛行支持人員爛熟於心,隨時應戰。

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神十一曾遭遇空間碎片威脅 調姿規避化險為夷

馬曉兵告訴記者,即使非常小的概率事件,他們也不能有絲毫鬆懈。碰上空間碎片是他們最擔心的事件。


據專家介紹,在距地面2000公里內的人類使用最頻繁的低地球軌道上,有超過7000噸的空間碎片在繞著地球飛。空間碎片一旦與航天器發生撞擊後果不堪設想,毫米級以上尺度的碎片會穿透航天器表面。1983年,美國「挑戰者號」太空梭與一塊直徑0.2毫米的微小碎片相撞,導致舷窗被損,只得提前返回地球。據了解,儘管在神舟十一號飛船飛行的軌道上,遭遇空間碎片的幾率比較小,但在30多天的飛行中,神舟十一號飛船還是遭遇過空間碎片的威脅。我們的地面飛控人員及時發出指令進行調姿規避,終於化險為夷。馬曉兵告訴記者,即使遭遇空間碎片撞擊,神舟十一號飛船返回艙也能保證航天員安全返回,因為在飛船設計時已經充分考慮到抗擊空間碎片的襲擊。

飛行控制飛行支持團隊為神舟飛船撐起「保護傘」



馬曉兵:本身它比較堅固,即使它漏的時候我們也設計了能夠支持它,因為如果它往外漏氣的話我們應急的大流量供氧可以保證航天員穿上壓力服,可以在壓力服裡面保持小的安全環境由天上返回地面。這時候趕緊跑的時候隨時馬上在幾個小時裡面我們要把整個程序都要啟起來,隨時選擇一個落區保證它能夠安全地趕緊回到地面上來,

馬曉兵告訴記者,除了警惕空間碎片的襲擊,還有20種左右特別重大的故障也是他們重點要監控的。


馬曉兵:比如熱的控制能力失效了,整個系統包括我們艙體的泄漏壓力的喪失或者其他的重大故障,在這種情況下我們需要緊急啟動飛船,因為飛船在對接上以後就變成一個停靠船,相當於是已經停在那兒待機的狀態了,要緊急把飛船狀態啟動起來,航天員進入飛船以後緊急地分離緊急地返回地面,這個也是在地面的支持下,當然實際上航天員能夠自主獨立地去做這個事。


飛控人員曾成功指揮組合體避開雨衰


這次神舟十一號飛行任務,航天員和地面信息傳遞非常通暢,航天員不但可以天地對話,還能收看新聞聯播,這得益於中國發射的中繼衛星傳輸海量數據。但對馬曉兵他們來說,他們時刻要注意的是天氣對數據傳輸的影響,尤其是下雨。

馬曉兵:中繼傳輸數據量很大,在傳送過程中會受到降雨的影響產生雨衰,雨衰狀態時我們的遙測下行數據會丟失。


據了解,在30多天的飛行中,神舟十一號飛船和天宮二號組合體也遭遇了雨衰問題的考驗,我們的地面飛控人員及時啟動預案,避開了雨衰時間段,保存了數據,保障了組合體安全飛行。

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航天員的安全問題始終放在第一位


馬曉兵今年37歲,從事載人航天已經12年。12年的時間,讓馬曉兵迅速從一個航天新兵成長為航天將才。馬曉兵畢業於西北工業大學航天學院,因為在參與神舟六號和神舟七號的研製中表現優異,不到30歲,就被任命為神舟八號飛船應急救生分系統主任設計師,負責設計航天員生命安全保障方案和第一次交會對接任務的總體設計。針對交會對接,他提出了七十多項預案,為突破交會對接技術做出了重要貢獻。應急救生分系統一直是馬曉兵負責的系統,這個系統和航天員生命安全直接息息相關,馬曉兵肩負巨大的壓力。


馬曉兵:要保證安全地把人送上去安全地把人返回,那麼它的可靠性和安全性是第一要求,就是保證它要可靠安全,讓航天員放心,讓所有的祖國人員放心。


應急救生分系統是載人航天特有的分系統,帶有很強的系統總體性,這要求馬曉兵首先了解整個飛船各系統正常狀態應該是什麼樣,然後在這基礎上出現不正常的時候應該怎麼去處置。


馬曉兵:我們正常飛行流程就一個,但我們的故障飛行分支有10多個,就是大的故障模式分支都有10多個。可能我們99%的準備工作都花在應急或者故障狀態,實際上這個東西最終沒用,但這是對我們最好的一個結果。

飛行控制飛行支持團隊為神舟飛船撐起「保護傘」



集成分析數千萬數據 解決飛船變軌過程緊急返回難題


以前的神舟一號到神舟七號,飛船入軌後都是在一個固定軌道單獨飛行,從神舟八號開始,飛船要經過多次變軌追趕天宮一號和天宮二號,通過交互對接形成組合體飛行。而在飛船追趕天宮的這兩天中如果出現緊急情況,需要迅速重新計算不斷變化的軌道參數,從地面發送指令,讓飛船緊急返回。


時間就是生命。這個難題關係到航天員和飛船能不能安全返回。在地面重新計算不斷變化的軌道參數,再發送指令到飛船,時間肯定來不及,這時,馬曉兵想到一個唯一可行的辦法,就是利用飛船上配載的計算機來計算。但很快他發現飛船上的計算機難以完成複雜計算任務。因為飛船上的計算機要承受外太空的壓力,所以計算能力一般比較低,於是馬曉兵想到了怎樣把演算法簡化。


簡化演算法,談何容易。在一年多的時間裡,馬曉兵廢寢忘食計算了幾十萬條軌道參數,再把這些數千萬的數據集成分析,這期間,不停地發現錯誤,再不停地歸零重新計算,最後,馬曉兵終於提煉出一個簡化的演算法公式,解決了飛船變軌期間緊急返回的難題。


年輕人挑大樑 團隊平將年齡不到35歲

飛行控制飛行支持團隊為神舟飛船撐起「保護傘」



馬曉兵的同事對馬曉兵的評價最多的是自信、從容和超出年齡的老練。其實,馬曉兵團隊的成員都非常年輕,平均年齡不到35歲。


今年33歲的高旭就是馬曉兵團隊中的一員,他是載人飛船系統總體副主任設計師,,他的工作就像是紐帶,要把之前相對獨立的各系統的技術任務進行對接,串聯成一個整體,飛船從總裝到測試直至加註等全部技術工作都由他進行總體負責。


航天科技集團五院神舟十一號總體副主任設計師高旭:對我來講最大的挑戰就是怎麼做到百分之百準確。因為航天的考卷滿分是100分,及格線也是100分,99分都不行,就是不及格,因為你錯了這麼一點,沒準就會釀成無法挽回的後果。


2010年,高旭在清華大學讀完博士加入到了神舟飛船的研製團隊,高旭很快就作為神舟九號研製任務的新生力量挑起了大梁。這對剛剛走出校門的高旭來說,壓力不小。


高旭:我曾經跟我們主任聊過,我說行嗎,我這剛來,好多事還不知道,還不熟悉。他說沒關係,既然領導讓你干,就說明你是能幹的,你首先自己要有這個信心,他說我們每個人其實都是這麼成長起來的,不要有太大壓力,真正出事我們會給你頂著,你自己放下手腳去干。


高旭從神舟九號、神舟十號、神舟十一號,從跟著主任設計師干到成長為技術組組長、副主任設計師,能夠獨當一面,他的成長軌跡如同神舟飛船一樣,越飛越高、越來越穩。


不止是飛船系統,其實在中國航天事業的各個領域、各個系統,都有很多年輕人在擔重任、挑大樑、當先鋒。再仔細想想,兩彈一星元勛建功立業的時候,不也大多風華正茂嗎?這種朝氣蓬勃的狀態,不正是中國航天事業固有的氣質和形象嗎?正是一代代航天人的承前啟後,才讓事業不斷進步;正是一代代青年人的薪火相傳,才讓中國充滿希望。


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