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北京航天飞行控制中心遥控返回器安全再入返回特写
发布者:创始人 发布时间:2014-11-03

  新华社北京11月1日电 今晨,被誉为嫦娥5号探路尖兵的再入返回飞行试验返回器结束为期8天的地月之旅,迎来它的谢幕演出——返回地球。 

  这是中国首次迎来从月球上空返回的人造航天器。

  “舱器分离!”,5时53分,北京航天飞行控制中心飞控大厅内,随着总调度戴?洪亮的调度口令响起,返回器迎来回家路上的第一个紧张时刻。

  大厅右侧的屏幕上实时显示,在距地面5000公里的太空中,服务舱缓缓向着返回器斜上方飞去。 

  这是一次历史性的分离,对航天人来说这一幕何其熟悉。15年前,神舟一号飞船返回舱与轨道舱就是这样分离的。

  “服务舱规避机动!”舱器分离3分钟后,为确保返回器安全,服务舱按照地面科技人员预设程序开始调姿,约8分多钟后开启发动机,进行规避飞行。

  测控通信指挥部指挥长陈宏敏说,舱器分离时速度达10.8公里/秒,接近第二宇宙速度,而且服务舱在返回器之前,如果不实施规避机动,就可能发生碰撞。

  很快,服务舱从大屏的三维动画中消失,返回器进入了自由飞行状态。从飞控大厅的液晶屏上可以看到,返回器飞过南大西洋,正从印度洋的上空沿着预定轨道向祖国大陆飞来。

  陈宏敏说,为了让返回器回家,测控通信系统沿返回走廊布设了一条地面测控链,通过这条测控链,他们可以向返回器发送指令,并通过测控链获取的数据,实时计算出返回器的轨道并预报其着陆地点。

  在飞控大厅隔壁的轨道机房里,中心轨道控制科技人员们紧盯屏幕进行返回器返回轨道预报。

  6时11分许,“建立返回再入姿态!”听到这声报告,飞控大厅的科技人员们一直悬着的心终于稍稍放松了一下。

  2分钟后,在距地面大约120公里的大气层边缘,返回器像一颗流星一般向地球大气层飞去。

  持续3分多钟的初次再入算得上是发生在地球大气层里一场精心动魄的动作大片。在这3分多钟里,返回器不但会因高速飞行与大气摩擦进入黑障,而且在黑障区会在稠密大气的阻滞下弹跳起来。就像在河面上打水漂一样,高速飞行的石块会在水的浮力作用下弹起再落下。

  “这一跳是生死攸关的一跳!”北京航天飞行控制中心总工程师周建亮说,“如果跳不起来,返回器就会一头栽下摔个粉身碎骨,如果跳过了,返回器就会逃离大气层,无法二次再入。”

  “返回器第一次升力控制结束,转自由飞行段!”6时17分,飞控大厅里掌声雷动,庆祝返回器惊艳、完美的一跳。这一跳,返回器跃出了黑障,跳出了大气层;这一跳,返回器跨过了返回最危险的旅途。

  然而,返回器回家的路还有很远。

  “首次再入结束后,返回器飞行速度会下降到第一宇宙速。”周建亮告诉记者,“二次再入过程就与神舟飞船返回类似了。”

  6时23分,“返回器转入二次再入飞行阶段!”返回器再次启动了升力控制。

  6时27分许,返回器第二次飞出黑障区。

  “回收四号跟踪开始!”

  此刻,飞控大厅的巨幅液晶屏上显示出内蒙古着陆场站光学观测点拍摄到的返回器实时光学图像和红外图像。

  时间一分一秒的过去,返回器离家的距离也越来越近。

  “弹伞舱盖!”6时31分,随着总调度一声令下,返回器启动了回收程序。

  十几秒后,返回器打开了伞舱盖,弹出了减速伞。很快,巨大的主降落伞在减速伞的拖拉下打开了。

  在着陆场,早已到达预定待命空域的直升机和地面的回收分队,按照北京飞控中心发送的落点预报,向着目标着陆点靠拢。

  6时42分,返回器翩翩落下,安全着陆。随后,喜讯传来:我国探月工程三期再入返回飞行试验任务取得圆满成功!

3站联合接力跟踪引领返回器安全回家

    北京时间11月1日6时42分,探月工程三期再入返回飞行试验返回器顺利在内蒙古预定着陆区域安全降落。在这次任务中首次采用的3站联合接力跟踪技术,大大提高了飞行试验器的测轨精度,确保了返回器的准确返回。

    “你能想象一张纸的厚度和一个篮球的尺寸大小吗?如果把地球比作一个篮球,那么这次返回器回家的安全通道——再入走廊,就只有一张纸的厚度。”北京航天飞行控制中心飞控总体主任设计师席露华告诉记者。

    在直径为38万公里的地月空间里,要想让返回器准确进入“再入走廊”,比百步穿杨难上百倍。尽可能提高轨道测量精度,就是完成这一高难度动作的前提条件。

    席露华介绍,参与联合接力跟踪的3个测站均位于境外,在地理分布上成一个等边三角形状。就像等边三角形结构是三角形中最稳定的形状一样,采用三角几何状分布的测站联合接力跟踪测量,可以确保实现高精度轨道测量。

    “3站联合接力必须解决3大难题。”席露华说,“必须考虑参加联合接力跟踪的3个测站的测站顺序和时间分配,考虑如何安排才能收到最佳轨道测量效果;必须考虑测站故障状态下,采取何种应急措施确保测轨精度不受影响;必须考虑最后一次中途修正时机选择和3站联合接力跟踪时间长短之间的约束关系。”

    席露华说,3大难题,一个解决不好,3站联合接力跟踪测量都会成为纸上谈兵。为此,中心科技人员从建立基础逻辑分析模型入手,吃透任务机理原理,深入开展技术协作交流,集中研究故障应对预案,反复进行仿真演练,为任务的成功奠定了坚实基础。

北京航天飞行控制中心突破4项关键技术

    北京时间1日清晨,随着返回器在内蒙古四子王旗安全着陆,我国探月工程三期再入返回飞行试验任务取得圆满成功。北京航天飞行控制中心主任陈宏敏说,这表明北京航天飞行控制中心顺利实现了4项关键技术的突破,航天测控能力有了新的提高。

    一是高精度的绕月自由返回轨道定轨及预报技术。全新的绕月自由返回轨道,对定轨和预报精度要求很高。而且,这次任务轨道控制次数多、姿态机动频繁,影响轨道测量精度的因素复杂。中心模拟各类误差进行仿真打靶分析,设计制定了适用于各个阶段的数据使用原则和定轨策略;研究制定了利用圣地亚哥、玛斯帕拉玛斯和纳米比亚三站接力跟踪、联合测轨的实施方案,实现了定轨和预报的高精度要求。

    二是高精度的轨道控制技术。这次任务中3次中途修正控制均瞄准再入点,其控制策略、轨控模式、约束条件等,均较以往任务变化较大。对此,中心研究设计了以瞄准再入点参数为目标的全新中途修正算法,制定了通过组合修正实现航程调整、入轨异常等情况下的应急控制策略,设计了抬高服务舱轨道近地点等规避方案,解决了基于绕月自由返回轨道的策略规划和应急控制这一难题。

    三是跳跃式返回过程预报与引导技术。实施半弹道跳跃式返回,器上制导控制方法复杂,气动影响预测难度大,产生风险的因素很多。中心结合返回器制导原理,利用返回器气动参数,制定了落点预报与引导实施方案;并与飞行器研制单位密切协作,开发了弹道预报的计算方法和软件,确保了返回预报和引导的顺利实施。

    四是高密度测控协同与动态规划调整技术。这次任务,发令密集、控制频繁、环环相扣,需实现快速灵活的飞控任务动态规划,确保两器之间、天地之间的高度协同控制。中心通过对各次关键控制的飞控计划、测控资源及实施流程进行统筹和优化,对各类关键指令设计预备计划发送和人工判发的备保措施,并利用自动追赶发令、双目标修正发令、多源遥测比判等手段,实现了飞控快速应变和动态规划能力。

再入返回飞行试验返回器安全运抵北京

    新华社北京11月1日电 北京时间11月1日15时许,再入返回飞行试验返回器在成功返回地球8个多小时后,搭乘专机安全运抵北京。

    记者在现场看到,返回器外观整体良好,烧蚀情况正常。工作人员将返回器从机舱小心转移安放到运输车辆上,包裹之后进行固定。返回器随后将被送回到中国空间技术研究院。

    探月工程三期探测器系统总指挥兼总设计师杨孟飞在现场接受新华社记者采访时表示,返回器安全降落后,将继续展开两项任务,一是全面分析评估返回器带回的试验数据,二是继续实施服务舱的拓展试验。

    探月工程总指挥、国防科工局局长许达哲此前在接受记者采访时表示,这次任务圆满成功,为月球探测三期工程打下了坚实的基础,对探月和深空探测乃至整个航天的发展具有重要意义,任务完全达到了试验目的。

    再入返回飞行试验器于10月24日在西昌卫星发射中心发射升空,经过8天的太空飞行后,返回器于11月1日6时42分成功在内蒙古预定区域着陆返回。