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浩瀚星河見証“中國天路”

2025年09月09日09:11 | 來源:解放軍報222
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北京航天飛行控制中心軌道團隊工作場景。夏天陽攝

北京航天飛行控制中心軌道團隊工作場景。夏天陽攝

這是浩瀚星河裡的一次遠征——9月6日,在距地球3600萬公裡的幽遠深空,中國天問二號探測器正沿著無形天路,奔赴小行星探測與採樣返回之旅。

蒼茫宇宙,天問二號探測器如孤勇者,代表中國航天向未知寰宇發起沖鋒。

孤勇,並不孤單。2025年9月6日這一天,正值天問二號探測器成功發射100天,北京航天飛行控制中心軌道團隊齊聚機房,分析計算它的飛行軌道,共同紀念這個特殊的日子。

與天問二號長達10年的探測任務周期相比,100天的平安飛行十分短暫。但這一成功“起步”,承載了中國航天人的夢想與希冀,蘊含著中國航天人的心血與智慧,就像他們不斷刷新中國精度、標定中國高度的一個個日日夜夜一樣。

天路無形,使命有跡。成立29年來,北京航天飛行控制中心軌道團隊建“天宮”、護“嫦娥”、搭“鵲橋”、牽“玉兔”、送“天問”,用精准的軌道計算與控制,在浩瀚星河間繪就一條條“中國天路”。

對“中國精度”的追求永遠在路上

時間回到今年5月29日。這一天,北京航天飛行控制中心迎來又一次太空大考——

凌晨1時50分左右,伴隨著我國深空探測天問二號任務總調度“船箭分離”的通報,所有人翹首等待軌道團隊計算的一組重要數據。

初軌結果,是判斷探測器發射是否成功的關鍵依據,直接影響任務決策和進程。此時,軌道機房裡,軌道計算主任設計師張研究員正帶領團隊爭分奪秒工作著。

分離點參數計算、數據採集和處理、軌道初值計算……飛控人緊盯滿屏數據,大腦與計算機一起高速運轉,運指如飛。

此刻,機房的擊鍵聲仿佛與心跳聲同頻,空氣似乎凝固了,每一秒都彌足珍貴,每一秒等待又顯得如此漫長。

近百項監視、判斷和操作動作,張研究員帶領團隊僅用3分鐘,便給出高精度探測器初始軌道參數。

隨后,飛控大廳再次傳來總調度洪亮的聲音:“根據北京實時計算結果,天問二號探測器已進入預定軌道。”

發射取得圓滿成功,張研究員如釋重負。

對復雜的初軌計算來說,3分鐘時間確實很短,但這一成績遠遠不是軌道團隊的極限。事實上,今年的神舟二十號載人飛行任務中,他們曾創造了初軌計算時間新紀錄:50秒。

紀錄的誕生,往往源於工程任務的需要。自2021年我國空間站任務進入組裝建造階段后,發射段應急要求更高、時間節點更緊,需要軌道團隊短時間內給出最精確的初軌結果。

早在2016年實施的神舟十一號任務中,他們已經將初軌確定時間壓縮至原來的一半。然而,對追求極致的軌道團隊而言,更快更准才是他們的目標。

后續任務中,張研究員帶領軌道計算崗位人員潛心研究,經過精度分析、算法改進、仿真演練等,提出了“超短弧實時滾動定軌方法”,實現50秒內完成初軌計算的巨大跨越。

在風險系數最高的載人飛船返回環節,返回艙落點預報對引導搜救人員第一時間發現航天員、保障航天員生命健康至關重要。由於返回過程的高動態性和測量數據的隨機波動,精確落點預報一直是個公認難題。

多年來,該中心軌道團隊一直錨定高精度返回落點預報,深耕不輟,一步步向著更高、更精的目標邁進。

今年,神舟十九號返回任務中,負責返回落點預報的工作人員摩拳擦掌,准備採用新攻克的優選技術大干一場。

然而,就在任務前2天,因預定落區突發大風,指揮部臨時決策調整落區。這意味著,軌道團隊此前的很多准備工作都要推倒重來。他們通宵達旦計算新的落區所需軌道控制參數,反復驗算新的預定落點。

4月30日13時8分,神舟十九號返回艙平安著陸,實際落點與預報落點僅相差77米,真正實現了“艙落機到”。

那一刻,雙眼布滿血絲的工作人員激動得跳了起來。飛控人再一次刷新了“中國精度”。

精度一小步,夢想一大步。對該中心軌道團隊而言,新的任務承載新的夢想,也承載著他們對“中國精度”的新追求。

5年前實施的嫦娥五號任務,是探月工程“繞、落、回”三步走收官之戰,復雜程度高、技術要求難、協同程序多。其中,月球軌道無人交會對接屬世界首次,對接策略規劃約束多、控制精度要求高、兩器軌道穿越碰撞風險大,稍有差池,滿盤皆輸。

在軌道專家李研究員帶領下,工作人員經過11個月的連續奮戰,破解了一道道難題,嫦娥五號的“探月天路”基本成形。

任務實施前一個月,探測器系統提出:為進一步提高可靠性,希望把交會對接的偏心率從千分之一提高到萬分之一。

在38萬公裡外的月球軌道交會對接,如同用挖掘機穿繡花針,千分之一的偏心率已近乎極限。要想在短時間內打破極限,將任務指標再提高一個數量級,難度可想而知!

面對前所未有的挑戰,團隊內一度出現不同聲音:“既定方案也能圓滿完成任務,為什麼還要逼自己再提高精度?”

李研究員語重心長地對大家說:“精度高一分,安全就多一分。為了確保萬無一失,再難我們都要拼一把!”

隨后,團隊下定決心不斷迭代數據、優化模型、改進算法、仿真驗証,一舉突破多項核心關鍵技術,拿出了最理想的交會對接控制方案。

2020年12月,當嫦娥五號攜帶1731克月壤從月面起飛、上升器與返回器交會對接時,偏心率僅為十萬分之一,比設計指標提高了整整100倍。

軌道團隊以分毫不差的精准控制,成功完成38萬公裡外的“穿針引線”,交出一份優異答卷。

心至蒼穹外,目盡星河遠。從近地到月球,從地月空間到宇宙深空,中國航天人正以永遠在路上的進取姿態,在浩瀚宇宙中書寫著新時代的航天答卷。

將攀登航天科技高峰的“保險繩”牢牢掌握在自己手中

李研究員是該中心軌道團隊的“元老”。天問二號發射當天,年逾六旬的她來到機房。看到90后副主管設計師小李正坐在自己曾經的席位上認真復核數據,她動情地說:“加油!相信今晚會成為你人生中一次最難忘的記憶。”

在李研究員的內心深處,同樣也珍藏著一段動人的回憶。

2022年12月31日晚,習主席在新年賀詞中指出:中國空間站全面建成,我們的“太空之家”遨游蒼穹。

那時,李研究員和同事正在機房裡分析空間站軌道姿態。一種巨大的幸福感,頓時洋溢在整個機房。

空間站是極其復雜的巨系統工程,被稱作載人航天“皇冠上的明珠”。從載人飛船到貨運飛船,從交會對接到空間建站,每一次都是從無到有的拓荒,每一步都是從0到1的跨越。

李研究員帶領團隊歷時20多年,一路跋涉攻堅、創新求索,先后突破掌握了18項具有自主知識產權的關鍵核心技術,托舉和守護中國空間站遠航高飛、遨游蒼穹。特別值得一提的,是空間交會對接軌道控制技術的突破。

我國實施首次空間交會對接前,世界上已經有過300多次空間交會對接。“我們起步時已經晚了!”一種前所未有的緊迫感和使命感,壓在了李研究員和同事們心頭。大家暗下決心:“必須以超常規的速度加快追趕!”

夢想有多高,創新趕超的步伐就有多快。該中心軌道團隊一邊與時間賽跑,一邊與困難鏖戰。李研究員帶領大家住進了機房。數不清開了多少次方案討論會、推倒重建了多少個模型、優化設計了多少種算法……團隊中,有人經常鉚在機房加班加點,還有人因長期熬夜,患上眼疾。

天道酬勤,經過連續10個月的合力奮戰,他們先后突破多項關鍵核心技術,將登頂空間交會對接這一航天科技高峰的“保險繩”牢牢掌握在手中,為中國首次“太空之吻”打通精准可靠的“圓夢天路”。

星河渺渺,天路茫茫。航天本就是一項探索未知、求解未來的事業,闖的就是“無人區”,走的就是“拓荒路”。

在這條人跡罕至的太空征途上,李研究員和同事們一步一個腳印,留下了行行奮斗足跡。

2018年5月21日,我國首顆月球中繼通信衛星“鵲橋號”發射升空,目標直指距地球40多萬公裡之外的地月L2點。

這是世界上首次為實現地球與月背通信的探索,也是一場無法回頭、沒有補給的遠征。任務實施前,有國外專家曾斷言:中國人隻有50%的成功概率。

為了把這50%變為100%,該中心軌道專家劉研究員帶領團隊立下軍令狀,誓要啃下這塊硬骨頭。他們像高速運轉的馬達一樣,要麼鉚在機房廢寢忘食攻關,要麼奔赴高校和科研機構請教專家。

靠著一股拼勁闖勁,兩年多時間裡,他們反復優化計算模型,在國際上首次提出中國人自己的“平動點軌道設計方法”,全面突破掌握多項關鍵技術,將原計劃12次軌道控制減至5次,牽引“鵲橋號”成為世界上首顆運行在地月L2點沿Halo軌道飛行的衛星,為人類首次月背探測打通了地月通信“天塹”。

九天攬月星河闊,一朝探火舉世驚。與月球探測相比,火星探測難度更大、風險更高,全世界著陸並順利開展探測的成功率隻有20%左右。中國航天首次探火能不能馬到成功?全世界都在等待中國人的答案。

火星探測,軌道至關重要。面對長達4億公裡的遙遠距離和復雜多變的宇宙環境,軌道該怎麼計算、控制該怎麼實施、測站該怎麼引導,都是軌道團隊面臨的全新課題。

探測器在星際空間飛行時,會受到多個天體的引力作用,軌道計算必須考慮“多體問題”,求解異常困難,甚至可能得不到解析。

夢想感召,使命催征。該中心軌道團隊又一次向太空探索新高地發起沖鋒,連續3年攻堅克難,在不斷試錯和改進中,一舉突破地火空間精密定軌與預報等一項項嶄新的關鍵核心技術,為我國首次火星探測規劃出一條“最美天路”。

從2020年7月到2021年5月,軌道團隊控制天問一號環繞器精准實現火星捕獲,托舉“祝融號”火星車平穩降落在火星烏托邦平原。中國航天實現從地月系到行星際的跨越,一躍邁進世界行星探測領域先進行列。

今年,隨著天問二號開啟小行星探測的遠征,中國深空探測進入新紀元。沿著軌道團隊的創新足跡,不久的將來,更遙遠的星河中會有更多更美的“中國天路”。

力挽狂瀾,天路見証軌道團隊的硬核擔當

10年前,當科幻大片《火星救援》上映時,該中心軌道團隊工作人員看后不禁感慨:“太驚險刺激了!”

10年后,大家有了不同的感受:與虛構的電影相比,他們親歷的“太空救援”堪稱現實的科幻大片,更讓人刻骨銘心——

2024年3月13日晚,實施我國首次地月空間探索任務的DRO-A/B星在西昌衛星發射中心升空。北京航天飛行控制中心軌道機房裡,鍵盤敲擊聲與電話鈴聲此起彼伏,交織成向深空挺進的交響樂章。

型號團隊陳總師帶領團隊密切監視著火箭的數據狀態。一切緊張有序,一切平靜如常。大家翹首以待這次寄望星辰的遠征。

誰料,火箭飛行約7840秒后,突然出現姿態失控等故障。

此時,距離星箭分離時間已不足2分鐘。天上,火箭正帶著衛星高速旋轉,相當於每1.8秒“翻一次跟斗”﹔地上,軌道機房的屏幕上參數劇烈跳變,跟蹤信號時斷時續,衛星隨時可能失聯。

瞬間,機房裡的科技人員如墜冰窟,大家的心都提到了嗓子眼,伴隨著跳變的軌道參數咚咚跳動。

短短數秒沉寂后,陳總師迅速下達指令:“啟動應急預案,快速確定初軌,一定要引導測站捕獲衛星!”

90后小將宋工程師反應迅速。按照軌道專家的指導,他從記錄的數據文件入手,在上萬幀數據中快速挑選出有效數據,以最快速度完成初軌計算,核准無誤后第一時間向測站發出。

50秒后,測站傳來消息:成功捕獲衛星信號!

“衛星搶救行動”第一槍,成功打響!然而,大家的心弦仍然緊繃著。他們深知,真正的挑戰才剛剛開始。由於火箭入軌高度過低,初軌遠地點高度不足預期一半,推進劑余量又捉襟見肘,衛星實際上已經進入“絕望軌道”。

千鈞一發之際,唯有盡快重構軌道,才能為任務贏得一線生機。目光再次匯聚在軌道團隊身上,一場場與引力賽跑的戰斗接續打響。

主管設計師梁博士與軌道專家們在機房一起寫公式、建模型、敲代碼、做仿真,一次次調整參數、比對分析,一遍遍推倒重來、優化改進。

連續40個小時不眠不休后,他們終於拿出一套重構方案,經專家集體審議通過后迅速付諸實施。

這是軌道團隊為衛星精心構建的一條嶄新“地月天路”。歷時123天,歷經10次高難度應急軌道控制,軌道團隊最終將受損衛星“拽”回正軌。

每一次任務、每一次遠征,軌道團隊時刻准備著迎接一切風險變故、處置各類突發狀況。

多年來,為有效應對險情,確保任務萬無一失,他們立足最復雜、最極端情況,精心擬制200余項特情預案,為守護“中國天路”打造最堅實可靠的盔甲。

2024年,由於受到超強台風影響,天舟八號貨運飛船發射計劃曾一變再變。他們先后設計出13版最優窗口調相方案,支撐工程總體做決策、下決心。最終,天舟八號順利發射升空,控制空間站精准到達指定位置,成功完成交會對接。

回望來路,一次次嚴峻的特情、險情,仿佛就在昨天——

2018年12月8日深夜,嫦娥四號探測器成功發射后不久,突發燃料意外泄漏。經軌道專家測算,燃料損失量已經遠超設計余量。如果仍按照既定的軌道控制方案,嫦娥四號將無法安全落月,整個任務也將前功盡棄。

危急關頭,更顯擔當。面對重大險情,劉研究員主動請纓,不到2小時就拿出一套初步可行的應急軌道重構方案。接連數日,他們夜以繼日反復推敲、改進優化、分析驗証,一套精確成熟的方案如期交付。

迎著曙光,嫦娥四號駛入嶄新的“中國軌道”,向月球飛奔。

然而,不久后,新的難題接踵而至:由於一側燃燒劑出現泄漏,探測器重心已發生偏移,會產生較大的干擾力矩,影響落月的安全性。

經過反復研究論証,軌道團隊在兩次環月軌道修正時,創新控制方案,既完美解決了燃料貯箱重心不平衡的問題,又保証了探測器動力穩定。

一次次化險為夷,終於迎來見証奇跡的時刻:2019年1月3日,嫦娥四號成功實現人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察,在古老月背留下了中國探月的第一行足跡。

在軌道團隊的科研人員心裡,這一行足跡是中國人代表全人類開辟出的探月天路。正如他們在《月背征途》一書中所言:月背本沒有路,我們來了,便走出了屬於自己的路。(祁登峰、韋琳可、余宇航)

(責編:彭曉玲、任一林)

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