劉世勇談神八“遠距離導引”_中國訪談

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劉世勇談神八“遠距離導引”

活動描述

時間：2011年11月1日14：00 嘉賓：北京跟蹤與通信技術研究所航太測控室工程師劉世勇簡介：9月29日，我們共同見證了天宮一號的成功發射，這次我們共同見證神八的升空和它與天宮一號的“太空之吻”，北京跟蹤與通信技術研究所航太測控室工程師劉世勇接受中國網的專訪，對這次發射進行解讀。

文字內容：

中國網:
“中國訪談，世界對話”，歡迎您的收看。我現在是在北京航太飛行控制中心，在9月29日我們成功見證了天宮一號的成功發射，我們今天見證的是神舟8號的升空，以及它與天宮一號的“天空之吻”。今天我們非常榮幸地邀請到了北京跟蹤與通信技術研究所航太測控室的工程師劉世勇，請他對此次發射做一個解讀。

很高興您能接受中國網的採訪，首先請您先跟中國網的網友打聲招呼。

2011-11-01 12:58:25
劉世勇:
中國網的網友，大家好，我是北京通信與技術研究所工程師劉世勇，很高興接受中國網的採訪。

2011-11-01 12:59:44
中國網:
謝謝您！我們知道天宮一號已經在太空中飛行30多天了，在這個過程中，我們對它進行了怎樣的變軌控制？

2011-11-01 13:02:08
劉世勇:
這個過程比較長，首先入軌的時候，我們通過兩次變軌把它抬到一個比較高的圓軌道上，之後的日子主要做了調相的工作。什麼意思？就是調整天宮的相位，這個相位是相對於飛船的角距離，並且要調整高度、偏心率，這是為了將來飛船升空以後對接創造良好的條件。

到了臨近發射的時候，我們又對它的高度和偏心率做了一個輕調，這是天宮在整個任務期間所完成的一個事情。

2011-11-01 13:02:17
中國網:
您是主要負責遠距離導引的，關於遠距離導引這個詞對於網友來説有些陌生，您給大家解讀一下是怎樣的名詞？它是一個怎樣的過程？

2011-11-01 13:02:32
劉世勇:
遠距離導引肯定是在遠距離做的事情，天宮剛入軌的時候，飛船和天宮的距離實際上是相當遠，這個時候它們肯定彼此是看不見的，但是在地面上兩個飛行器是我都可以看見的，這個時候就需要地面對兩個飛行器測量，然後對飛船控制，相當於為它們兩個做牽線搭橋。

遠距離導引的目的就是把它導到一個近的距離上，方便它們倆自己去完成後續的工作。如果説我們遠距離導引完成的不好，將來到了飛行距離比較近的時候，飛船有可能看不到目標，有可能看到了控制不住。假如我們開車在街上，突然看到街邊有一個熟人，這時候你要突然停下來想和他説句話就很費勁，但是如果這個時候你是騎自行車難度就小一點，如果是走路就沒有難度了，你只管走過去跟他聊天，很舒服。我們遠距離導引也是這個目的，把它導引到舒服的位置上，當飛船看到天宮的時候，它就能有一個很舒服的姿勢或者狀態，然後跟它更近距離的接觸。

2011-11-01 13:02:43
中國網:
您剛才舉的例子當中出現了汽車、自行車，還有步行，其實這三種方式的速度是一個一個在減小，是不是速度越慢越好把握導引的正確性呢？

2011-11-01 13:03:28
劉世勇:
也不能完全這麼説，因為它有一個最舒服的速度，舉這個例子主要是為了説明它一定要有最佳的相對應的狀態去完成後續的工作。

2011-11-01 13:03:38
中國網:
神八與天宮一號要形成對接，在這麼浩瀚的天空中，形成對接，導引要如何具體地精確地實現？

2011-11-01 13:03:48
劉世勇:
交換對接精度是很核心的問題。遠距離導引實際上它對精度的要求是非常高的，從剛入軌的時候幾萬公里導引到最後的50多公里，還要滿足相對位置、相對速度的要求，這個要求是非常高的，要實現這個要求面臨的困難還是很多的。

首先要測得準，這對地面網有一個要求，對我們的航太測控網，不光測的準，還要預報的準，這個在我們今年太陽活動高年尤其困難，因為對於我們這麼低的軌道來説，大氣對精度影響非常顯著，而這個空間環境對大氣的影響是很明顯的。但是以我們人類目前對空間環境的了解，我們很難做到對空間環境做一個精準的預報，這給我們定位預報帶來很大的困難。

再一個就是控制，整個過程中包含很多控制，這個控制無論哪一次出現偏差，對後面都有不同程度的影響。整個過程中各種誤差加起來可能導致最後的目標看不到，或者增加後面控制的難度等，這都有可能。這就是遠距離導引對精度要求的主要制約因素。

2011-11-01 13:03:58
中國網:
説到這兒，能請您歸納一下影響遠距離導引精度的因素具體有哪些？

2011-11-01 13:04:21
劉世勇:
還是剛才説的那幾個。測，測就涉及到我們的測量手段，我們現在的測量手段有地面的、天上的，地面就看測控網的全球的佈局，怎麼佈局、怎麼使用都確定了我們測的精度。

預報，更多取決於空間環境的狀況，當然跟我們測也有關係，測的條件好，測量充分的話，我們的預報也能實現比較高的精度，但是實際上這是一個綜合的指標，很多因素都會影響預報的進度。

控，我們指令算的準不準，飛船實施的好不好，這個精度也是有影響的。

2011-11-01 13:04:32
中國網:
比如空間的環境對於導引是否有很重要的影響因素？

2011-11-01 13:04:42
劉世勇:
這是很顯然的，空間環境對既定軌道的大氣影響非常的顯著，而我們這個飛船在這個高度上受大氣的影響也很顯著，而大氣本身有很大的不確定性。尤其是在空間環境活躍的時候，對大氣的描述非常困難，就好比平靜的時候我們描述一鍋水是比較容易的，但是如果這個水的溫度升高，或者燒開的時候，你再去描述這一鍋水水面的狀況就非常的困難，當然也可以描述，但是你要精確地描述時間、位置、空間的變化就非常的困難，大氣跟這個也是類似的，如果太陽活動加劇它對大氣有一個加熱作用，大氣就會變得更加的活躍，更加的不可捉摸。

2011-11-01 13:05:00
中國網:
剛才舉這個例子非常的生動，就是一個平靜的水面，我們很容易測量出它的高度，但是水如果沸騰了，翻滾的沸騰的氣泡隨時在變換著高度，很難預測。還有網友在説一個問題，説太空中的一些垃圾，是不是會對神八的發射造成一定的影響？

2011-11-01 13:05:14
劉世勇:
這個也是有影響的，但是我們對這個是有考慮的。我們在選擇發射窗口的時候，已經考慮到規避我們能觀測到的，可能遇到的大型太空垃圾。小的，觀測不到的是沒有辦法的。看都看不到，沒有辦法規避它，這也是我們不得不面對的風險。

2011-11-01 13:05:24
中國網:
剛才您也提到一個“發射窗口”的名詞，很多網友對窗口的概念也不是很了解，它到底是一個時間還是指的一個區域？

2011-11-01 13:05:33
劉世勇:
時間。我們平常説的窗口是空間的，這個窗口是時間的，但是原理是一樣的，就是我只有到這個窗口我才能出去。這個窗口的選擇就比較複雜了，它考慮很多的方面。剛才説的碎片就是其中一個方面。

2011-11-01 13:05:42
中國網:
在工程的實施方面，我們知道遠距離導引對工程實施需要做很多的前期設計和安排，工程實施對於遠距離導引意味著什麼？

2011-11-01 13:05:53
劉世勇:
工程實施對於遠距離導引意味著一整套的複雜設計都要來工程實現，這個面臨的困難是非常大的，因為從一個紙面到最終工程實施，它又經歷了很多細節和工程上的技術困難，遠遠不是一個簡單的設計所能涵蓋的。它實際上包含了很多其他的各種各樣的問題，可能設計起來很精美、很完善，但是要把它變成可實施的方案，還要克服很多的困難。

2011-11-01 13:06:03
中國網:
我注意到現實中遇到的很多小細節。在遠距離導引成功以後，要進入一個自主導引的階段，關於這個自主導引階段，您能給網友介紹一下嗎？

2011-11-01 13:06:12
劉世勇:
自主導引和名字是一樣的，就是説我把控制權交給飛船，由它自己來完成測量、控制一整套接近的逼近、對接這一套東西，由它自己來完成，我們地面這時候只對它保駕護航，不再手把手地告訴它怎麼做。

2011-11-01 13:06:26
中國網:
這屬於人類事先設計好的一個程式在自己運作？

2011-11-01 13:06:40
劉世勇:
對。用 “太空之吻”來解釋的話，之前是人的介紹讓這兩個飛行器接近，開始認識，認識之後它們自主完成後續的工作，這時候介紹人或者媒人就不再那麼細地關注這個事情了，一切要靠他們自己來把握。

2011-11-01 13:06:49
中國網:
我們在發射過程中聽到一個中繼天線的名詞，進行遠距離導引的時候，中繼天線是屬於接受導引指令的一個設施嗎？接受導引指令的還有其他的一些設施嗎？

2011-11-01 13:06:58
劉世勇:
有，中繼這個系統本身是我們測控系統的一部分，我們有地面測控系統，有天地測控系統，這是我們很重要的一個測控系統的組成部分。當然也有天線，原理都是相通的，地面有天線，有一整套的設備來保證我這個信號的傳輸，上行、下行，天線中繼也是一樣，只不過它把測控的東西放到天上，擴大了覆蓋率，它的原理、作用、性質都和地面我們這個測控是類似的。

2011-11-01 13:07:08
中國網:
這次神八升空以後，神八和天宮一號同時在天空中飛行，很多網友都很關心一個問題，兩者的飛行速度到底有多大？是不是已經達到了第一宇宙速度？

2011-11-01 13:07:23
劉世勇:
嚴格地説不叫第一宇宙速度，我們所説的第一宇宙速度是説在地面高度上發射一個原軌道衛星它的環繞速度，但這是理論上的一個速度，因為我們實際的飛行器不可能在地面這麼低的高度上飛行，有一定的高度，比如這次300多公里，軌道是這樣的特性，它對遠軌道軌道高度越低，環繞速度越快，現在我們的飛船和天宮的軌道是300多公里，應該是比宇宙速度略低一點兒，嚴格地説，不是第一宇宙速度。

2011-11-01 13:07:32
中國網:
神八要與天宮一號實現對接，我們都知道兩者的速度都是很大的，但是兩者的相對速度相差並不是很大，這樣的情況下兩者如何實現對接呢？

2011-11-01 13:07:40
劉世勇:
這是一個逐步追趕的過程，就是它的相對速度也是由比較大，到比較小，到非常小，到最後接觸的瞬間相對速度幾乎為零的過程，在飛船剛入軌的時候，它的軌道高度比天宮要低，按照剛才我解釋的，它應該飛得比較快，我説的飛得比較快是繞地球飛行一圈時間比較短，這樣經過若干天以後，它會往前追，追的過程中我也同時把軌道抬高，一方面是為了達到天宮的高度，另一方面也是為了降低追趕的速度，保證兩者比較近的時候它是以一個比較柔和的狀態接近它的，而不是猛衝猛撞的。就像我們開車在後面追另一輛車，如果不想撞它，到跟前的時候就要踩踩剎車，不要衝得太快了，否則不小心追尾就會造成損失。

2011-11-01 13:07:50
中國網:
3號的淩晨神八要與天宮一號實現對接了，我還想問一下我們作為普通的觀眾來説，應該關注哪個時間點呢？

2011-11-01 13:08:03
劉世勇:
有一個時間點可能需要關注一下，一是地面導引和天上自主導引的分界點，這實際上是把控制權交還給飛船，這是比較重要的，也是比較有意義的特徵點，大家可以關注一下，我這個權力是不是順利交接了，飛船接力是不是一切都正常，都要到這個時候揭曉。再有值得大家一看的，其實後來都挺值得看的，都很精彩，如果大家精力充沛，我建議大家熬夜到一點半，把這個過程看完，見證這個難得一見的歷史時刻。

2011-11-01 13:08:12
中國網:
再次感謝您接受中國網的採訪！謝謝！（結束）

2011-11-01 13:08:22
中國網:
(主持：齊凱攝像/後期：董超圖片：胡迪責編：宗超)

2011-11-01 13:08:49