航天測控的“千里眼”與“風(fēng)箏線”

說起火箭發(fā)射，相信大家腦海中首先就會想到倒計(jì)時與點(diǎn)火發(fā)射的場景，而發(fā)射之前的準(zhǔn)備工作通常不那么容易引人關(guān)注。細(xì)心的人可能會注意到，每次我國火箭發(fā)射之前，都會有“遠(yuǎn)望船出發(fā)”這樣的新聞，事實(shí)上，這也是保證火箭能夠上天的重要一環(huán)。

有人可能要問了：上天的事兒，為什么要用船呢?下面就讓我們一起來了解一下測量船，以及中國測量船遠(yuǎn)望號和它執(zhí)行的校飛任務(wù)。

航天測控的“千里眼”與“風(fēng)箏線”

航天測控能夠?qū)\(yùn)行中的航天器(運(yùn)載火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和其他空間飛行器)進(jìn)行跟蹤、測量和控制。從人類開始探索宇宙起，航天測控網(wǎng)就一直發(fā)揮著重要作用。

測量船是航天測控網(wǎng)中的重要組成部分。與陸地測量站相比，測量船可在廣闊的大洋上靈活選點(diǎn)布站、機(jī)動應(yīng)急測控。測量船既是“千里眼”，又是“風(fēng)箏線”，因?yàn)樗粌H能夠測量飛行器軌道，也能夠發(fā)送控制指令，遙控衛(wèi)星進(jìn)行變軌、姿態(tài)調(diào)整、太陽能帆板展開等動作。

上世紀(jì)60年代，我國開始發(fā)展遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭和地球同步衛(wèi)星，航天遠(yuǎn)洋測量船應(yīng)運(yùn)而生。1978年，“遠(yuǎn)望一號”“遠(yuǎn)望二號”相繼鍛造出爐，遠(yuǎn)望號測量船也自此成為我國航天測控網(wǎng)的重要組成部分。

40多年來，遠(yuǎn)望號測量船相繼完成了從火箭測量到衛(wèi)星測量、從單一測量到綜合測控、從衛(wèi)星測控到載人航天器測控通信、從地球軌道測控到月球軌道測控、從單目標(biāo)到多目標(biāo)測控進(jìn)而逐步遂行多樣化試驗(yàn)任務(wù)等重大跨越。

在海水涌動、船體擺動、天線晃動、目標(biāo)移動等復(fù)雜條件下進(jìn)行航天測控，技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸地。因此，測量船要具備較好的低速航行及機(jī)動性能、較大的續(xù)航力和自持力。

測量船的校慣導(dǎo)與校飛

已經(jīng)多次完成海上測控任務(wù)的遠(yuǎn)望6號船，于今年年初在東海某海域圓滿完成慣導(dǎo)精度鑒定和海上綜合校飛任務(wù)。

海上綜合校飛是遠(yuǎn)望船提升船舶可靠性與測控精確度的重要工作。只有完成了綜合校飛，遠(yuǎn)望號船才能取得海上測控“資格證”，更好地發(fā)揮自己的作用。

在海上測控過程中，測量船需要綜合考慮船舶航行、顛簸搖晃、船體變形等多種因素的影響，而慣導(dǎo)設(shè)備是校準(zhǔn)各項(xiàng)誤差、影響最終測控精度的重要設(shè)備之一。所以在正式校飛前，首先要進(jìn)行測量船慣導(dǎo)精度鑒定，檢驗(yàn)船姿船位系統(tǒng)性能。

慣導(dǎo)精度鑒定工作主要通過測控系統(tǒng)中的船姿船位系統(tǒng)進(jìn)行。同時，氣象預(yù)報(bào)、中心機(jī)、網(wǎng)信、常規(guī)保障設(shè)備等多系統(tǒng)，以及平臺慣導(dǎo)、捷聯(lián)慣導(dǎo)(含衛(wèi)星導(dǎo)航)、光電經(jīng)緯儀、變形測量系統(tǒng)等多套設(shè)備也會參與進(jìn)來，各系統(tǒng)之間的配合度與各設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定程度都需要進(jìn)行檢驗(yàn)。

接下來就是海上綜合校飛，校飛是指使用裝有專門校驗(yàn)設(shè)備的飛行校驗(yàn)飛機(jī)，對導(dǎo)航、雷達(dá)、通信等設(shè)備進(jìn)行檢查與評估。測量船的校飛包括性能校飛與精度校飛兩項(xiàng)。

性能校飛項(xiàng)目包括對測量船的跟蹤性能、引導(dǎo)功能、船搖隔離度、測星校航向能力、數(shù)據(jù)傳輸處理能力的測定。通過測試，設(shè)備的動態(tài)性能、工作方式以及設(shè)備之間的工作協(xié)調(diào)性等方面一旦暴露出問題，就能及時得到校正。

精度校飛主要檢驗(yàn)設(shè)備在不同工作模式、動態(tài)條件下的跟蹤測量精度，同時利用標(biāo)校衛(wèi)星開展衛(wèi)星校飛。

性能校飛項(xiàng)目包括最大工作范圍和保精度工作范圍，類似于電壓表的量程和最佳測量范圍。而精度校飛則類似于測試電壓表指針的靈敏度，主要考驗(yàn)各分系統(tǒng)不同模式下測量時的誤差。二者配合，能夠充分驗(yàn)證各種測控設(shè)備是否滿足任務(wù)要求。性能校飛可以為精度校飛提供相應(yīng)的保精度跟蹤范圍，同時還可以獲取高、低仰角下的測量精度，精度校飛獲取的數(shù)據(jù)則可以驗(yàn)證性能校飛的有效性。

在實(shí)際的海上測控中，總是伴隨著氣象多變、海況惡劣等意想不到的困難和挑戰(zhàn)，因此在校飛過程中，遠(yuǎn)望船會盡可能模擬各種極限情況，收錄設(shè)備在不同工作狀態(tài)、不同組合下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以此來全面檢驗(yàn)測量設(shè)備性能，評定測量設(shè)備精度。比如遠(yuǎn)望6號船會將校飛任務(wù)與船搖隔離度檢查相結(jié)合開展，通過讓船產(chǎn)生8度左右的晃動，來模擬大風(fēng)浪條件下的測控。這讓整個校飛過程都充滿挑戰(zhàn)，但同時也為未來執(zhí)行任務(wù)提供了保障。

(來源：科普中國)

關(guān)鍵詞： 航天測控