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精測妙控 “牧星”蒼穹

  • 發佈時間:2015-10-21 04:31:44  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  楊燕群 宗兆盾 高 盛

  放牧衛星于浩瀚太空,對其進行跟蹤測量控制、故障診斷維修等,直至其壽命終結,是中國西安衛星測控中心的神聖使命。中國航太一日千里,如今,已有百餘顆“中國星”在太空遨遊,以該中心測控技術部研究員李恒年為代表的測控專家肩負重任、步履鏗鏘。

  初生牛犢為衛星延長7年壽命

  “風雲二號”衛星成功發射那一年,李恒年33歲,他獨自承擔了定姿軟體編寫。

  經過多次倣真測試和實戰調研,李恒年發現我國航太測控衛星姿態確定一直沿用的老演算法存在不少問題,不僅對衛星定姿偏差比較大,而且非常消耗燃料。但這套演算法是上世紀70年代創立的比較成熟的演算法,推翻它,不僅需要過硬的技術實力,更需要挑戰權威的勇氣!

  李恒年把自己逼上絕境,全力以赴、反反覆復演算求證,經過倣真模擬、編碼、測試,一套全新的姿態確定演算法軟體方案逐漸成熟。他本來不想驚動領導悄悄提交上報,但還是被有關專家審閱技術文件時發現了。

  一天夜裏,領導突然打電話叫李恒年開會,語氣特別嚴肅。會議室裏,各路專家們一言不發,李恒年感到了一種“過堂會審”的緊張。

  就在他一籌莫展時,時任測控中心副總工程師的李濟生院士點頭説:“從我們定軌的經驗來看,用這個方法是可行的。”

  此方案用於“風雲二號”衛星的姿態確定,精度提高了近10倍,節約星上燃料達15公斤!這意味著可以為衛星多提供7年多的能源保障。

  讓失控69天的衛星起死回生

  牧星九天,危機四伏。2006年10月,我國一顆遙感衛星突發故障。遙測數據顯示,衛星在太空中急速翻滾,星上能源完全消失,只有陽光照射到太陽能帆板時,才有幾秒鐘的信號反饋。

  衛星研製部門和航太測控戰線的專家緊急會商。當務之急是儘快確定衛星姿態,抓住每次幾秒鐘的衛星加電時間,注入控制指令,使衛星停止翻滾,轉入正常運作姿態。否則,造價十多億元的衛星,將成為毫無用處的太空垃圾。

  李恒年臨危受命。

  面對時斷時續的遙測數據,一切現成的演算法都無濟於事。20多個日日夜夜,建模、計算、分析,再建模、再計算、再分析,李恒年只要閉上眼睛,就仿佛跟著衛星在旋轉,在看太陽、地球、感受衛星的受力……

  在那些緊張的日子裏,李恒年帶領他的團隊創造性地提出了一種可以利用數據進行不斷修正的姿態預測方案,並準確預測出衛星最佳搶救時機。

  按照他提出的建議方案,遠望號測量船在南半球上空準確捕獲衛星。隨著一條條指令的發出,一項項數據的注入,失控69天的衛星,在中國航太測控人的手中起死回生,恢復了正常運作。

  談起衛星搶救,李恒年説:“越是有難度,越要敢攀登,航太人的使命支撐我一次又一次把自己逼到絕境。”

  由10公里縮小到374米

  神舟飛船返回艙落點預報是李恒年科研生涯中濃墨重彩的一筆。從“神一”到“神七”,飛船返回艙落點預報精度由10公里精確到300多米,一步步鑄就了李恒年的“金字招牌”。

  1公里,應該是很精確的落點預報了吧?李恒年卻不這樣認為。在神舟六號任務中,他又開始了新一輪衝刺,及時攻克了快速優選數據源的難題。他帶領團隊計算出的飛船制動時刻非常精確,誤差僅有200毫秒,猶如眨眼的時差,飛船像個聽話的孩子,飛速衝向預定落區。由於更準確的預報,搜救人員僅用12分鐘就趕到了返回艙落點。

  但李恒年仍不滿足,“能不能把落點誤差再縮小些,讓搜救隊員到達再快一些”。一旦有了想法,李恒年就會立即著手付諸行動。在神舟七號任務中,他帶領團隊做了大量的建模與倣真分析,開發了飛船姿態新型計算軟體,並進行了高空氣象風對返回艙控制與落點預報精度的影響研究。最終,返回艙落點預報結果與實測只差374米!

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