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唐歌实解读天宫一号发射新特点

唐歌实解读天宫一号发射新特点

2011-10-09 来源:中国科学仪器网客服中心 点击:4673次

·  中国网:

唐主任您好!欢迎您接受中国网的采访,这次交会对接任务相比于其他的飞控任务来说有什么新的特点呢?

2011-09-30 14:40:49

·  唐歌实:

这次交会对接任务比起以往的任务,最大的特点有三个方面:第一,航天器轨道确定和预报的精度要求高。第二,轨道控制精度和应急处置的过程要求高。第三,因为是两个目标协同工作,所以双目标协同控制的飞控难度大。主要是这三个大的方面。

2011-09-30 14:41:45

·  中国网:

我们从刚才您的回答中听到了要求高,难度大,能否把您刚才介绍的这三个特点再具体解读一下。

2011-09-30 14:42:16

·  唐歌实:

应该说第一个方面就是对航天器轨道确定和预报的要求高,是指咱们这次天宫一号发射上去以后,我们要经过一个多月的运行,通过它的自然衰减,尽量靠它的自然衰减达到目标的原轨道。在入轨的时候,升轨控制轨道高度要预估,在空间天气变化比较剧烈的情况下,我们要把衰减的量预估准,这个精度要求高。

第二,在交会对接过程中,两个航天器的运动过程,要把两个轨道控制到同样的轨道高度,同样的轨道面,使它们都在7.8公里/秒的速度上,控制到基本同等的速度来交会对接,这个对轨道确定和预报的精度要求高。

2011-09-30 14:42:29

·  中国网:

刚才您谈到一个词叫做自然衰减。

2011-09-30 14:42:48

·  唐歌实:

靠大气阻力自然衰减。

2011-09-30 14:43:02

·  中国网:

这是不是为了减少天宫一号能源的损耗,也是最大程度实现它保留能源的目标?

2011-09-30 14:43:11

·  唐歌实:

对。我们要使它达到一个最合适的轨道,到我们需要交会对接的时候,正好在我们要的轨道高度上。

2011-09-30 14:43:26

·  中国网:

您说的第一个特点还有一个词叫做“定轨预报”,这个词对很多观众朋友来说很陌生,您能解读一下吗?

2011-09-30 14:43:33

·  唐歌实:

定轨是指航天器运行有一个轨道,定轨是确定这个轨道,确定的目的是要知道航天器在几点几分几秒,准确在什么时间、什么位置、运行速度是什么?然后,要预报通过这个状态,预报它今后,比如说两天以后在某一个具体时刻达到什么位置,什么速度。

2011-09-30 14:44:05

·  中国网:

那么这个定轨预报是在地面就开始了,还是在升空以后开始的?

2011-09-30 14:44:13

·  唐歌实:

火箭和天宫一号分离以后就开始了。

2011-09-30 14:44:22

·  中国网:

这是您说的第一个特点,第二个特点是什么?

2011-09-30 14:44:30

·  唐歌实:

第二个特点主要是轨道控制方面的。轨道控制精度要求高,应急处置难度大,是指我们天宫一号和飞船的对接任务,两个航天器的控制,仅仅远距离的导入控制就有19次,这比以前我们一般的飞船任务控制的次数要多得多。再说控制精度,远距离导入这个过程,我们要经过好几次控制,就是要控制到同样轨道面,同样轨道高度,这个精度要求也非常高。

2011-09-30 14:44:39

·  中国网:

我们了解到这次天宫一号的发射,首先要对接的是神舟八号。可以说,天宫一号在发射以后,要进行变轨,才能和神舟八号进行对接,对接以后还要再回到原来的轨道,相比于以前的飞控来说,复杂很多。

2011-09-30 14:44:49

·  唐歌实:

对,这个轨道控制过程很复杂,一会儿衰减下来,一会儿控上去,衰减的过程还要考虑两个航天器相位轨道面的关系,还要考虑它的圆滑程度,几个方面都要考虑周到,这样才能保证飞船发射出去以后,能够很顺利的和天宫一号对接上。

2011-09-30 14:45:00

·  中国网:

我们知道天宫一号和神舟八号在太空的飞行速度都非常快,两个飞行这么快的物体在太空实现对接,还有哪些技术要求?

2011-09-30 14:45:08

·  唐歌实:

主要就是刚才说的轨道确定与预报和轨道控制。

2011-09-30 14:45:20

·  中国网:

这两者的速度是要越来越慢,达到零,还是要追求一个相对的速度?

2011-09-30 14:45:32

·  唐歌实:

它们本身的运动速度是7.8公里/秒,运动速度非常快。我们要把它控制到两个航天器都在基本上同样的速度运行,最后慢慢接近接近,接近到相对速度几乎就是零,对接上以后,再把它锁紧,这样就把它组成一个整体。

2011-09-30 14:45:53

·  中国网:

其实很多观众在问一个问题,天宫一号在太空多次这样变轨,它的能源来自于哪里?

2011-09-30 14:46:15

·  唐歌实:

一是它带着燃料上去,另外还要靠太阳能帆板,接收太阳光发电。这个在很多控制上需要一些结构操作,电,燃料剂、氧化剂、这些能源都是从地面带上去的,便于接收阳光能源。

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2011-09-30 14:46:26

·  中国网:

因为我们平常接触太阳能的东西也很多,但是有些人在考虑了,多次变轨,太阳能占多大比重呢?

2011-09-30 14:46:34

·  唐歌实:

可以这么说,如果没有太阳能,即使带了燃料上去也没有用,因为它很多控制需要用电,没有电什么都做不成。所以,太阳能不在乎它占多大的比重,而在于它的重要性。

2011-09-30 14:46:42

·  中国网:

这是第二个新特点。第三个是关于“难度大”这个关键词了,您能给大家详细解读一下吗?

2011-09-30 14:46:48

·  唐歌实:

主要就是说两个目标协同控制难度大。这两个航天器在发射之前,我们对它们轨道的发射时刻就进行了大量的设计和规划,保证它们两个发射上去以后能顺利对接。天宫一号和神舟八号的发射,这两个轨道的发射时刻、发射窗口是相互制约的。这个制约表现在一个是发射以后,两个轨道要基本在同一个轨道面上。还有两个航天器相对的夹角要在一个预定的夹角,我们定的是88.5度的夹角范围,达到这么一个夹角以后,我通过设计的飞船远距离导入控制,再把这个夹角弥补过来。弥补过来以后,正好轨道面在同一个轨道面上,正好走在同一个位置上。所以这个协同控制,是属于轨道控制方面的两个目标协同控制。

2011-09-30 14:46:57

·  唐歌实:

另外还有一个是两个目标接近的时候,信息相互传递,天宫一号要传给飞船的信息,飞船要传给天宫的信息,两者还要对话,还要相互观测,同时还要根据测量的结果进行控制,最后达成一个完整的整体,这种协同控制难度比较大。

2011-09-30 14:47:06

·  唐歌实:

另外,地面有两套软件在控制两个航天器。这两套软件,天宫一号上去的时候,我们一号软件在执行任务,马上神舟八号的软件,各种试连就要开始了。到神舟八号发射的时候,这套软件和另一套软件的对接,地面软件系统的对接,也应该是一个协同难度非常大的工作。这个软件有成千上万的语句和接口,相互之间一个错误都没有,把它对接上,这个难度也是非常大的。

2011-09-30 14:47:21

·  中国网:

据我们了解,两个飞行器在太空的对接,要求时间掌握非常准。包括之前说天宫一号的发射时间有一些推迟,这会不会影响两个飞行器在太空的对接呢?

2011-09-30 14:47:23

·  唐歌实:

有一定的影响,但是这个发射窗口是我们事先都规划好的,天宫在哪些时段可以发射,能够保证我们的神舟八号发射时刻基本上不变,我们刚才说了,窗口相互之间约束的这种规划有了很长时间,要把它规划得非常好。只要我在我选定的窗口范围内,我就能保证两个航天器的发射窗口能够协同。

另外刚才说了,天宫一号自然衰减到神舟八号交会对接时的轨道高度,我发射的早了,衰减的时间长,轨道可能抬得更高;我发射的晚了,衰减的时间又不一样了。预估衰减量,要通过对空间天气、大气环境的考量,这方面有一些差异,其他都是问题不太大的。

2011-09-30 14:47:35

·  中国网:

对于很多网友来说,感觉这个时间的掌控是很难的一件事情。因为天宫一号在发射的过程中要受到大气的摩擦,以及太空中的一些摩擦,这是不是会影响它的飞行速度,这有一个变数,咱们怎么掌握它的飞行状况呢?

2011-09-30 14:47:45

·  唐歌实:

估计大气衰减,是一个世界性的难题,就像天气预报一样,你现在看到天知道天好不好,有些时候你要预报两小时以后的天气,都不好预报。对空间天气的估计,和对大气衰减的估计,是一个类似的比喻,这个难度比较大,风险也比较大。但是,对这种估计值,靠自然衰减,后续还会有一些补救的措施。比如说我估计的高了,等它衰减到一定时候,在调向和后面圆滑的时候,有可能会稍微降一点点,如果我估计的低了,后来往上抬一点。这后面是有补救措施的。

2011-09-30 14:47:55

·  中国网:

其实在我们看直播的时候,我们也会听到测控中心传出的一些数据,在电视和其他媒体中呈现,您作为专家来说,能否指导一下我们的观众在看天宫一号发射的过程中,到底需要关注哪些点?因为它非常精彩,但是时间太短,观众需要在整个直播过程中看哪些数据,看哪些时间段?

2011-09-30 14:48:06

·  唐歌实:

要看的时间段很清楚,天宫一号发射肯定要看,飞船发射肯定要看,最重要的是天宫一号和飞船对接的时候一定要看,最后飞船返回也应该看一看。

2011-09-30 14:48:19

·  中国网:

这么来说,如果天宫一号发射成功,接下来神舟八号的发射时间和发射准备就显得相当重要了,我想问一下,现在对神舟八号的发射,咱们做了哪些准备?

2011-09-30 14:48:28

·  唐歌实:

应该说,以前天宫一号定在8月底发射的时候,我们还有一点余地,等天宫一号发射上去了以后,再来调整我们神舟八号的一些飞行程序和软件,这次天宫一号发射推迟以后,我们做了一些工作上的调整,在前期已经为神舟八号做了大量的准备工作。到目前,基本上是神舟八号的大部分工作已经准备就绪,天宫一号上去以后,神舟八号就剩一些细节的工作,再和整个系统磨合好了,神舟八好就可以发射,已经没有重大的工作需要留在天宫一号发射以后去做。

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2011-09-30 14:48:40

·  中国网:

还有最后一个小问题,就是在观看直播的时候,很多观众对倒计时这十秒钟非常关切。我想问一下,倒计时十秒钟的时候,测控部门在负责哪些环节?

2011-09-30 14:48:49

·  唐歌实:

咱们整个测控部门,各个测控站、测控船都在准备上,特别是航续上的测控站都在准备观测。我们飞控中心,所有的软件状态都是在等待这个T0的到来,T0到来以后,很多软件就开始启动,我们开始监测各种数据,计算弹道,计算后面运行的轨道,监视相关的遥测参数,应该说倒计时也是非常紧张的时候,就是咱们整个软件系统要确保它正常收到T0,收到T0的时候,软件正常启动。

2011-09-30 14:48:58

·  中国网:

咱们的观测已经遍布全球了,像这么一个范围广的观测点的设置,咱们测控部门如何做到统筹呢?

2011-09-30 14:49:10

·  唐歌实:

测控网的优化其实也是这次任务的一个难点。以前测控网点比较少、测控资源少的时候,相对来说规划测控网简单一点,现在是陆上站、海上船、天上的中继,几个方面一起作用,就涉及到一个多种数据怎么应用、多种手段怎么使用、怎么规划的问题。实际上,这在咱们整个测控任务规划和我们中心软件规划里,是一项很重要的工作。我们做了大量的工作,这里面有很多细节的东西。

2011-09-30 14:49:21

·  中国网:

感谢您接受中国网的专访,谢谢!

2011-09-30 14:49:28