交会对接作为载人航天三大基本技术之一,在载人航天事业发展中不可或缺。首次交会对接飞行试验既是对各大系统性能技术的考核,也是对工程整个系统协调配合的考验。其中,测控通信系统担负的任务更加艰巨,技术性能要求更高。
一、远距离导引过程中,高精度、高频度、多应急的控制需求对测控通信总体方案的设计和飞控的实施提出了极高要求
交会对接任务中,测控通信系统承担着将“神舟八号”导引至距“天宫一号”52千米处的任务,当“神舟八号”在52千米处不能与“天宫一号”建立正常联系时,还需将飞船导引至距目标飞行器20千米远的位置。在飞船飞行的前28圈中,需对飞船进行5~6次精确轨道控制,每次控制仅间隔3~5圈,在这3~5圈中,测控通信系统要完成测定轨、控制参数计算、复核、比对、确认和上行遥控数据注入,时间非常紧迫,是以往载人航天任务从来没有经历过的。同时,远距离导引控制事件多,相应的应急控制和紧急处置需求也多,对任务的顺利准备和实施提出了很高的要求。为此,测控通信系统重点开展了以下三个方面的工作:
一是针对远距离导引中定轨预报短时、高精度要求,集中优势力量,组织北京航天指挥控制中心、西安卫星测控中心、中继卫星控管中心等参试单位,对USB、中继卫星、GPS等多种测量手段的精度水平进行了深入摸底和仿真试验,尤其是针对不同空间环境情况下的精度水平,开展了短弧定轨技术研究,对测轨资源进行了适当补充,已经具备了将飞船导引至目标飞行器52千米处误差和为迹向6.4千米、法向0.72千米、径向1.9千米的能力。
二是针对飞控实施时间紧的要求(由以往任务的120分钟变为70分钟),对飞控流程进行了优化和细化,为飞控中心专门研制了注入数据快速验证会签系统,有效提高了飞控实施效率。
三是针对应急控制和紧急处置多的特点,制定了100多种应急预案,并进行了逐一演练,确保任务中一旦出现应急情况时能够快速、准确应对。
二、 双目标协同测控通信,要求测控通信资源的优化调配、协同控制、天地配合必须精准无误
交会对接任务需要同时完成神舟八号和天宫一号两个密切相关航天器的测控通信管理,要求在总体方案设计时充分考虑协同管理需求,在资源配置和系统能力建设方面进行最优化设计,在飞控实施中要求统筹集中,确保任务的顺利完成。为此,测控通信系统重点开展了以下三个方面的工作:
一是在原有系统规模基础上,系统总体方案设计时根据任务需求对测控资源进行了适当补充,新建了澳大利亚新当加拉测控站,与巴西阿尔坎特拉和法国奥赛盖尔、凯尔盖朗三个测控站进行了国际联网。我国自主设计和研制的“天链一号”中继卫星系统的两颗卫星也已在轨工作,将为交会对接任务提供长弧段、高覆盖、高速率的测控通信服务。改造了部分测控站,具备同时接收飞船和目标飞行器下行数据的能力。
二是对北京飞控中心进行了重新设计和布局,针对交会对接任务,新建了第二指挥厅,目前有第一、第二两个指挥厅;新研了交会对接任务飞控软件,适应双目标协同管理要求。
三是在任务准备期间进行了大量的协同演练,参加演练的单位和人员包括各单位承担决策指挥的人员、各系统试验队技术岗位等,以保证任务的顺利执行。
三、 自主控制期间的监视与处置,要求测控通信系统具备极强的快速反应能力
远距离导引完成后,由“神舟八号”自主控制向“天宫一号”逼近直至对接,在此期间,测控通信系统重点对飞船和目标飞行器状态进行监视。在停泊点需要在短时间内对状态进行确认和检查,必要时实施紧急处置。为确保自主控制期间对航天器状态的准确把握,测控通信系统从以下两个方面开展了工作:
一是强化设计了自主控制期间,尤其是最后平移靠拢段的测控通信资源配置,将这个关键时段放在了地面连续测控区和天链一号中继卫星测控区双重测控区内,通过天地两种手段确保对航天器状态的监视,将参加交会对接任务的三艘测量船中的两艘配置在监视刚性锁紧和组合体消初偏等过程的关键时段。
二是强化了对自主控制段状态监视和应急处置的训练和演练,确保任务中操作无差错、过程无闪失。
一、远距离导引过程中,高精度、高频度、多应急的控制需求对测控通信总体方案的设计和飞控的实施提出了极高要求
交会对接任务中,测控通信系统承担着将“神舟八号”导引至距“天宫一号”52千米处的任务,当“神舟八号”在52千米处不能与“天宫一号”建立正常联系时,还需将飞船导引至距目标飞行器20千米远的位置。在飞船飞行的前28圈中,需对飞船进行5~6次精确轨道控制,每次控制仅间隔3~5圈,在这3~5圈中,测控通信系统要完成测定轨、控制参数计算、复核、比对、确认和上行遥控数据注入,时间非常紧迫,是以往载人航天任务从来没有经历过的。同时,远距离导引控制事件多,相应的应急控制和紧急处置需求也多,对任务的顺利准备和实施提出了很高的要求。为此,测控通信系统重点开展了以下三个方面的工作:
一是针对远距离导引中定轨预报短时、高精度要求,集中优势力量,组织北京航天指挥控制中心、西安卫星测控中心、中继卫星控管中心等参试单位,对USB、中继卫星、GPS等多种测量手段的精度水平进行了深入摸底和仿真试验,尤其是针对不同空间环境情况下的精度水平,开展了短弧定轨技术研究,对测轨资源进行了适当补充,已经具备了将飞船导引至目标飞行器52千米处误差和为迹向6.4千米、法向0.72千米、径向1.9千米的能力。
二是针对飞控实施时间紧的要求(由以往任务的120分钟变为70分钟),对飞控流程进行了优化和细化,为飞控中心专门研制了注入数据快速验证会签系统,有效提高了飞控实施效率。
三是针对应急控制和紧急处置多的特点,制定了100多种应急预案,并进行了逐一演练,确保任务中一旦出现应急情况时能够快速、准确应对。
二、 双目标协同测控通信,要求测控通信资源的优化调配、协同控制、天地配合必须精准无误
交会对接任务需要同时完成神舟八号和天宫一号两个密切相关航天器的测控通信管理,要求在总体方案设计时充分考虑协同管理需求,在资源配置和系统能力建设方面进行最优化设计,在飞控实施中要求统筹集中,确保任务的顺利完成。为此,测控通信系统重点开展了以下三个方面的工作:
一是在原有系统规模基础上,系统总体方案设计时根据任务需求对测控资源进行了适当补充,新建了澳大利亚新当加拉测控站,与巴西阿尔坎特拉和法国奥赛盖尔、凯尔盖朗三个测控站进行了国际联网。我国自主设计和研制的“天链一号”中继卫星系统的两颗卫星也已在轨工作,将为交会对接任务提供长弧段、高覆盖、高速率的测控通信服务。改造了部分测控站,具备同时接收飞船和目标飞行器下行数据的能力。
二是对北京飞控中心进行了重新设计和布局,针对交会对接任务,新建了第二指挥厅,目前有第一、第二两个指挥厅;新研了交会对接任务飞控软件,适应双目标协同管理要求。
三是在任务准备期间进行了大量的协同演练,参加演练的单位和人员包括各单位承担决策指挥的人员、各系统试验队技术岗位等,以保证任务的顺利执行。
三、 自主控制期间的监视与处置,要求测控通信系统具备极强的快速反应能力
远距离导引完成后,由“神舟八号”自主控制向“天宫一号”逼近直至对接,在此期间,测控通信系统重点对飞船和目标飞行器状态进行监视。在停泊点需要在短时间内对状态进行确认和检查,必要时实施紧急处置。为确保自主控制期间对航天器状态的准确把握,测控通信系统从以下两个方面开展了工作:
一是强化设计了自主控制期间,尤其是最后平移靠拢段的测控通信资源配置,将这个关键时段放在了地面连续测控区和天链一号中继卫星测控区双重测控区内,通过天地两种手段确保对航天器状态的监视,将参加交会对接任务的三艘测量船中的两艘配置在监视刚性锁紧和组合体消初偏等过程的关键时段。
二是强化了对自主控制段状态监视和应急处置的训练和演练,确保任务中操作无差错、过程无闪失。