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骄傲!神舟十三号发射升空,四川出人,还出这些设备!

四川在线     2021-10-19 09:21            

记者 徐莉莎 田姣

10月16日,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心升空。

图片来源:新华社

来自四川成都的航天员叶光富搭乘神舟十三号升空,开启为期6个月的太空生活。他也是四川首位航天员。

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这次,除了出人,我们还出设备!

此次参与任务的运载火箭系统、发射场系统、测控系统以及地面应用系统中,都能看到“四川造”的智慧。它们中,有的是为火箭、飞船、空间站保驾护航,有的则被希望“永远派不上用场”。

在川央企承建70%测控网,航天器“眼明心亮不迷路”

茫茫太空,我们如何找到航天器的位置,如何指挥航天器执行一系列指令,如何与航天员取得联系?

这都离不开我国建设的航天测控网。来自成都的中国电子科技集团公司第十研究所(简称“中电十所”)就承研了其中70%的设备。

可以说,他们为神舟十三号,织就了一张安全高效的测控通信网络。

作为载人航天工程中的关键系统之一,测控系统的任务是完成对运载火箭、载人飞船的测控管理,也像一根“风筝线”,连接航天器与地面之间的通信。它主要由控制中心、测控站、测量船、天链卫星组成。

“从神舟一号到神舟十三号的测控保障,我们十所打满全场,是绝对的主力。”中电十所副总工程师柴霖说,这是中电十所几代人传承的结果。

最初,这张网只有陆地上的少数测控站和海上的远望船。柴霖回忆,在2003年杨利伟搭乘神舟五号载人航天飞船上天时,还没有中继卫星,测控覆盖率不到20%。这也就意味着,航天员进入茫茫天空,很长时间都是失联的,“这对任务执行和航天员的心理都是极大的挑战”。

2006年起,中电十所开始研制天链中继卫星,“相当于把地面的测控站点搬到了天上”。柴霖说,目前已有5颗十所承研的天链卫星,在距离地球3.6万公里远的静止轨道上运行。

陆基、海基、天基测控点的布局,形成了立体交织的测控网,对航天器的测控覆盖率达到100%。

随着测控网数传速率的不断提升,天地通信的“县道”升级成了“高速路”。航天员进入太空后,不仅可以“眼明心亮不迷路”,随时随地与地面高速通信。我们看到航天员进行天地话音通信、在空间站内上网冲浪,还有大量科学数据的传输,都靠这张网来实现。

载人航天任务必须万无一失。以往,中电十所都需要派人到发射场和各测控站点保障。随着这套系统可靠性和智能化程度提高,“现在我们提倡‘零保障’,在没有重大技术状态变更情况下,可以不用派人到现场保障。”

柴霖还透露,这套测控网不止是载人航天工程的专属,目前我国发射在轨的200多颗卫星的长期管理、遥测遥控、数据传输,也都靠它同时在保障。

正式任务中这个设备从未被启用,希望它永远派不上用场

运载火箭应答机、中继终端、视频系统、T0控制台……在测控系统外,中电十所参与的关键设备研制还有很多。

但其中有一件,在正式任务中还从未被启用。那就是火箭上的逃逸指令接收机。

作为救生装置,凡是执行载人航天任务的火箭上,都会装载逃逸塔。它位于火箭最顶尖,塔高8米,从远处看好似火箭上的避雷针,被誉为是保障航天员安全的“生命之塔”。

一旦火箭发射过程中发生偏离了轨道、或者点火不正常等意外情况,地面控制人员会连续向飞船发送逃逸指令代码。这时,位于逃逸塔内的逃逸指令接收机就会起到非常重大的作用。

首先,它会收到信息,解读信息,根据地面控制人员连续发送的信号进行自动校验、纠错和判断。一旦确定逃逸指令,它会自动发指令给逃逸塔,后者迅速带着航天员的舱脱离火箭。

柴霖说,这个逃逸指令接收机,我们做过很多实验,但在正式任务中从未启用过。“我们也希望它永远不要被启动。”

中电十所还承研了长征二号F遥十三运载火箭的“眼睛”——应答机。它与地面雷达协同,完成对运载火箭的全程实时航迹测量,提供精准的外测数据,用以判断飞行是否正常。可以说,它是飞船能否正常发出的重要一环。

发射对时准不准,这位来自成都的“时间指挥官”很重要

“3、2、1……发射!”对火箭发射来说,时间精准的重要性不言而喻,如果有丝毫差错就会导致整个系统瘫痪,最终功亏一篑。

为此次发射提供统一时间基准的,是中电十所控股的成都天奥电子股份有限公司研发的时统设备和T0控制台。

在火箭发射离开发射架的一瞬间会触发一个信号,T0控制台就是接收这个触发信号的设备,将此时此刻标记为“T0时刻”。因此它才得名为“T0控制台”。

T0控制台把这个时刻记录下来之后,就通过网络接口发给中心计算机,中心计算机则把这个时间信号发送给整个相关的测控系统。由于火箭测控系统分布在世界各个点位, 各大测控系统就根据这个“T0”时刻开展紧张的计算,来推测火箭在发生过程中到达自己的监控范围时会处于在什么时间、什么方位、什么姿态,从而调整出正确的测控参数来保证火箭的飞行状态能够并被正确地记录。

T0时刻的准确性决定了火箭飞行弹道的计算精度与时间飞行轨迹的偏差,是火箭飞行正确执行控制的关键因素,可谓“失之毫厘、错之千里”。

火箭发射具有严格的时间窗口,需要精密控制发射时间,所有地面测控系统时刻在对火箭进行着定位和定时,以此来计算飞行轨迹。

为保证运行轨迹与地面操控的精准一致,“时统设备”承担着“时间指挥官”的角色,起到“对表”的作用,其部署在发射中心、飞控中心、卫星测控中心及各测控站、测量船上,为整个系统中各种用户设备提供标准时间信号和标准频率信号,使分散在各地的用户设备在统一的时间基准下同步工作。其精确性达到了3000年误差不超过1秒。

“泸州造”“绵阳造”持续助力,为载人航天保驾护航

四川在线记者了解到,在成都以外,还有不少四川企业参与到载人航天工程中。

来自泸州的四川航天川南火工技术有限公司,也是其中的“熟面孔”。该公司为长征二号F遥十三火箭共配套20余种近300发火工品,包括起爆器、爆炸螺栓、点火药盒、固体小火箭和非电传爆类产品,主要用于火箭分离系统、动力系统、逃逸系统等,占箭上全部火工品的97%。

为神舟十三号飞船共配套10种180余发火工品,包括非电传爆装置、点火器、电爆管、爆炸螺栓等产品,主要用于返回舱与轨道舱的分离、抛伞舱盖弹射器点火、着陆反推发动机点火等,占船上全部火工品的80%。

由长虹旗下四川华丰公司生产的电连接器,配套在长征二号F遥十三运载火箭、神舟十三号载人飞船以及航天员宇航服。


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