唐歌實解讀天宮一號發射新特點

    時 間：2011年9月30日 14:30
    嘉 賓：測控通信指揮部成員、北京航太飛行控制中心航太飛行動力學技術國家級重點實驗室主任 唐歌實
    簡 介：天宮一號已經發射成功了，本次發射與以往相比有哪些新特點？對航太測控通信指揮提出了哪些新的挑戰？中國訪談邀請到北京航太飛行控制中心航太飛行動力學技術國家級重點實驗室主任唐歌實為您深入解讀。
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活動標題

  • 唐歌實解讀天宮一號發射新特點 

活動描述

  • 時 間：2011年9月30日 14:30 嘉 賓：測控通信指揮部成員、北京航太飛行控制中心航太飛行動力學技術國家級重點實驗室主任 唐歌實簡 介：天宮一號已經發射成功了，本次發射與以往相比有哪些新特點？對航太測控通信指揮提出了哪些新的挑戰？中國訪談邀請到北京航太飛行控制中心航太飛行動力學技術國家級重點實驗室主任唐歌實為您深入解讀。

文字內容：

  • 中國網:

    唐主任您好！歡迎您接受中國網的採訪，這次交會對接任務相比于其他的飛控任務來説有什麼新的特點呢？

    2011-09-30 14:40:49

  • 唐歌實:

    這次交會對接任務比起以往的任務，最大的特點有三個方面：第一，航太器軌道確定和預報的精度要求高。第二，軌道控制精度和應急處置的過程要求高。第三，因為是兩個目標協同工作，所以雙目標協同控制的飛控難度大。主要是這三個大的方面。

    2011-09-30 14:41:45

  • 中國網:

    我們從剛才您的回答中聽到了要求高，難度大，能否把您剛才介紹的這三個特點再具體解讀一下。

    2011-09-30 14:42:16

  • 唐歌實:

    應該説第一個方面就是對航太器軌道確定和預報的要求高，是指咱們這次天宮一號發射上去以後，我們要經過一個多月的運作，通過它的自然衰減，儘量靠它的自然衰減達到目標的原軌道。在入軌的時候，升軌控制軌道高度要預估，在空間天氣變化比較劇烈的情況下，我們要把衰減的量預估準，這個精度要求高。

    第二，在交會對接過程中，兩個航太器的運動過程，要把兩個軌道控制到同樣的軌道高度，同樣的軌道面，使它們都在7.8公里/秒的速度上，控制到基本同等的速度來交會對接，這個對軌道確定和預報的精度要求高。

    2011-09-30 14:42:29

  • 中國網:

    剛才您談到一個詞叫做自然衰減。

    2011-09-30 14:42:48

  • 唐歌實:

    靠大氣阻力自然衰減。

    2011-09-30 14:43:02

  • 中國網:

    這是不是為了減少天宮一號能源的損耗，也是最大程度實現它保留能源的目標？

    2011-09-30 14:43:11

  • 唐歌實:

    對。我們要使它達到一個最合適的軌道，到我們需要交會對接的時候，正好在我們要的軌道高度上。

    2011-09-30 14:43:26

  • 中國網:

    您説的第一個特點還有一個詞叫做“定軌預報”，這個詞對很多觀眾朋友來説很陌生，您能解讀一下嗎？

    2011-09-30 14:43:33

  • 唐歌實:

    定軌是指航太器運作有一個軌道，定軌是確定這個軌道，確定的目的是要知道航太器在幾點幾分幾秒，準確在什麼時間、什麼位置、運作速度是什麼？然後，要預報通過這個狀態，預報它今後，比如説兩天以後在某一個具體時刻達到什麼位置，什麼速度。

    2011-09-30 14:44:05

  • 中國網:

    那麼這個定軌預報是在地面就開始了，還是在升空以後開始的？

    2011-09-30 14:44:13

  • 唐歌實:

    火箭和天宮一號分離以後就開始了。

    2011-09-30 14:44:22

  • 中國網:

    這是您説的第一個特點，第二個特點是什麼？

    2011-09-30 14:44:30

  • 唐歌實:

    第二個特點主要是軌道控制方面的。軌道控制精度要求高，應急處置難度大，是指我們天宮一號和飛船的對接任務，兩個航太器的控制，僅僅遠距離的導入控制就有19次，這比以前我們一般的飛船任務控制的次數要多得多。再説控制精度，遠距離導入這個過程，我們要經過好幾次控制，就是要控制到同樣軌道面，同樣軌道高度，這個精度要求也非常高。

    2011-09-30 14:44:39

  • 中國網:

    我們了解到這次天宮一號的發射，首先要對接的是神舟八號。可以説，天宮一號在發射以後，要進行變軌，才能和神舟八號進行對接，對接以後還要再回到原來的軌道，相比於以前的飛控來説，複雜很多。

    2011-09-30 14:44:49

  • 唐歌實:

    對，這個軌道控制過程很複雜，一會兒衰減下來，一會兒控上去，衰減的過程還要考慮兩個航太器相位軌道面的關係，還要考慮它的圓滑程度，幾個方面都要考慮週到，這樣才能保證飛船發射出去以後，能夠很順利的和天宮一號對接上。

    2011-09-30 14:45:00

  • 中國網:

    我們知道天宮一號和神舟八號在太空的飛行速度都非常快，兩個飛行這麼快的物體在太空實現對接，還有哪些技術要求？

    2011-09-30 14:45:08

  • 唐歌實:

    主要就是剛才説的軌道確定與預報和軌道控制。

    2011-09-30 14:45:20

  • 中國網:

    這兩者的速度是要越來越慢，達到零，還是要追求一個相對的速度？

    2011-09-30 14:45:32

  • 唐歌實:

    它們本身的運動速度是7.8公里/秒，運動速度非常快。我們要把它控制到兩個航太器都在基本上同樣的速度運作，最後慢慢接近接近，接近到相對速度幾乎就是零，對接上以後，再把它鎖緊，這樣就把它組成一個整體。

    2011-09-30 14:45:53

  • 中國網:

    其實很多觀眾在問一個問題，天宮一號在太空多次這樣變軌，它的能源來自於哪？

    2011-09-30 14:46:15

  • 唐歌實:

    一是它帶著燃料上去，另外還要靠太陽能帆板，接收太陽光發電。這個在很多控制上需要一些結構操作，電，燃料劑、氧化劑、這些能源都是從地面帶上去的，便於接收陽光能源。

    2011-09-30 14:46:26

  • 中國網:

    因為我們平常接觸太陽能的東西也很多，但是有些人在考慮了，多次變軌，太陽能佔多大比重呢？

    2011-09-30 14:46:34

  • 唐歌實:

    可以這麼説，如果沒有太陽能，即使帶了燃料上去也沒有用，因為它很多控制需要用電，沒有電什麼都做不成。所以，太陽能不在乎它佔多大的比重，而在於它的重要性。

    2011-09-30 14:46:42

  • 中國網:

    這是第二個新特點。第三個是關於“難度大”這個關鍵詞了，您能給大家詳細解讀一下嗎？

    2011-09-30 14:46:48

  • 唐歌實:

    主要就是説兩個目標協同控制難度大。這兩個航太器在發射之前，我們對它們軌道的發射時刻就進行了大量的設計和規劃，保證它們兩個發射上去以後能順利對接。天宮一號和神舟八號的發射，這兩個軌道的發射時刻、發射窗口是相互制約的。這個制約表現在一個是發射以後，兩個軌道要基本在同一個軌道面上。還有兩個航太器相對的夾角要在一個預定的夾角，我們定的是88.5度的夾角範圍，達到這麼一個夾角以後，我通過設計的飛船遠距離導入控制，再把這個夾角彌補過來。彌補過來以後，正好軌道面在同一個軌道面上，正好走在同一個位置上。所以這個協同控制，是屬於軌道控制方面的兩個目標協同控制。

    2011-09-30 14:46:57

  • 唐歌實:

    另外還有一個是兩個目標接近的時候，資訊相互傳遞，天宮一號要傳給飛船的資訊，飛船要傳給天宮的資訊，兩者還要對話，還要相互觀測，同時還要根據測量的結果進行控制，最後達成一個完整的整體，這種協同控制難度比較大。

    2011-09-30 14:47:06

  • 唐歌實:

    另外，地面有兩套軟體在控制兩個航太器。這兩套軟體，天宮一號上去的時候，我們一號軟體在執行任務，馬上神舟八號的軟體，各種試連就要開始了。到神舟八號發射的時候，這套軟體和另一套軟體的對接，地面軟體系統的對接，也應該是一個協同難度非常大的工作。這個軟體有成千上萬的語句和介面，相互之間一個錯誤都沒有，把它對接上，這個難度也是非常大的。

    2011-09-30 14:47:21

  • 中國網:

    據我們了解，兩個飛行器在太空的對接，要求時間掌握非常準。包括之前説天宮一號的發射時間有一些推遲，這會不會影響兩個飛行器在太空的對接呢？

    2011-09-30 14:47:23

  • 唐歌實:

    有一定的影響，但是這個發射窗口是我們事先都規劃好的，天宮在哪些時段可以發射，能夠保證我們的神舟八號發射時刻基本上不變，我們剛才説了，窗口相互之間約束的這種規劃有了很長時間，要把它規劃得非常好。只要我在我選定的窗口範圍內，我就能保證兩個航太器的發射窗口能夠協同。

    另外剛才説了，天宮一號自然衰減到神舟八號交會對接時的軌道高度，我發射的早了，衰減的時間長，軌道可能抬得更高；我發射的晚了，衰減的時間又不一樣了。預估衰減量，要通過對空間天氣、大氣環境的考量，這方面有一些差異，其他都是問題不太大的。

    2011-09-30 14:47:35

  • 中國網:

    對於很多網友來説，感覺這個時間的掌控是很難的一件事情。因為天宮一號在發射的過程中要受到大氣的摩擦，以及太空中的一些摩擦，這是不是會影響它的飛行速度，這有一個變數，咱們怎麼掌握它的飛行狀況呢？

    2011-09-30 14:47:45

  • 唐歌實:

    估計大氣衰減，是一個世界性的難題，就像天氣預報一樣，你現在看到天知道天好不好，有些時候你要預報兩小時以後的天氣，都不好預報。對空間天氣的估計，和對大氣衰減的估計，是一個類似的比喻，這個難度比較大，風險也比較大。但是，對這種估計值，靠自然衰減，後續還會有一些補救的措施。比如説我估計的高了，等它衰減到一定時候，在調向和後面圓滑的時候，有可能會稍微降一點點，如果我估計的低了，後來往上抬一點。這後面是有補救措施的。

    2011-09-30 14:47:55

  • 中國網:

    其實在我們看直播的時候，我們也會聽到測控中心傳出的一些數據，在電視和其他媒體中呈現，您作為專家來説，能否指導一下我們的觀眾在看天宮一號發射的過程中，到底需要關注哪些點？因為它非常精彩，但是時間太短，觀眾需要在整個直播過程中看哪些數據，看哪些時間段？

    2011-09-30 14:48:06

  • 唐歌實:

    要看的時間段很清楚，天宮一號發射肯定要看，飛船發射肯定要看，最重要的是天宮一號和飛船對接的時候一定要看，最後飛船返回也應該看一看。

    2011-09-30 14:48:19

  • 中國網:

    這麼來説，如果天宮一號發射成功，接下來神舟八號的發射時間和發射準備就顯得相當重要了，我想問一下，現在對神舟八號的發射，咱們做了哪些準備？

    2011-09-30 14:48:28

  • 唐歌實:

    應該説，以前天宮一號定在8月底發射的時候，我們還有一點餘地，等天宮一號發射上去了以後，再來調整我們神舟八號的一些飛行程式和軟體，這次天宮一號發射推遲以後，我們做了一些工作上的調整，在前期已經為神舟八號做了大量的準備工作。到目前，基本上是神舟八號的大部分工作已經準備就緒，天宮一號上去以後，神舟八號就剩一些細節的工作，再和整個系統磨合好了，神舟八好就可以發射，已經沒有重大的工作需要留在天宮一號發射以後去做。

    2011-09-30 14:48:40

  • 中國網:

    還有最後一個小問題，就是在觀看直播的時候，很多觀眾對倒計時這十秒鐘非常關切。我想問一下，倒計時十秒鐘的時候，測控部門在負責哪些環節？

    2011-09-30 14:48:49

  • 唐歌實:

    咱們整個測控部門，各個測控站、測控船都在準備上，特別是航續上的測控站都在準備觀測。我們飛控中心，所有的軟體狀態都是在等待這個T0的到來，T0到來以後，很多軟體就開始啟動，我們開始監測各種數據，計算彈道，計算後面運作的軌道，監視相關的遙測參數，應該説倒計時也是非常緊張的時候，就是咱們整個軟體系統要確保它正常收到T0，收到T0的時候，軟體正常啟動。

    2011-09-30 14:48:58

  • 中國網:

    咱們的觀測已經遍佈全球了，像這麼一個範圍廣的觀測點的設置，咱們測控部門如何做到統籌呢？

    2011-09-30 14:49:10

  • 唐歌實:

    測控網的優化其實也是這次任務的一個難點。以前測控網點比較少、測控資源少的時候，相對來説規劃測控網簡單一點，現在是陸上站、海上船、天上的中繼，幾個方面一起作用，就涉及到一個多種數據怎麼應用、多種手段怎麼使用、怎麼規劃的問題。實際上，這在咱們整個測控任務規劃和我們中心軟體規劃裏，是一項很重要的工作。我們做了大量的工作，這裡面有很多細節的東西。

    2011-09-30 14:49:21

  • 中國網:

    感謝您接受中國網的專訪，謝謝！

    2011-09-30 14:49:28

圖片內容：

視頻地址：

    http://mp4.china.com.cn/flv/olderDataft/olderDatazjxz/2011-09-30-tgft1_1317369214.mp4

圖片大圖：

  • 測控通信指揮部成員唐歌實接受中國網記者採訪

    中國網 胡迪

  • 軌道控制過程很複雜

    中國網 胡迪

  • 測控網的優化其實也是這次任務的一個難點

    中國網 胡迪

  • 目前，基本上神舟八號的大部分工作已經準備就緒。

    中國網 胡迪