中國航天測控能力延伸至月球

西安衛星測控中心的活動測控網為圓滿回收“神舟”四號飛船，不間斷地提供著各種數據。
從西安衛星測控中心獲悉，該中心研發的《奔月航天器精密軌道計算技術》和《探月軌道USB-VLBI綜合測定軌技術與試驗論證》，目前已通過中國航天權威專家團項目評審。這些關鍵技術使中國航天測控系統的軌道確定能力首次突破地球空間軌道，延伸到月球。
衛星軌道的確定和控制能力是航天測控的核心技術，也是評判一個國家航天測控技術水平的重要依據。近年來，隨著航天技術迅猛發展，各國發射衛星的數量與型號急劇增加，衛星運行狀態開始從單星、星座向衛星群發展，衛星運行軌道也從近地、同步等地球軌道開始向繞月、外星探測等深空軌道發展。
這種發展趨勢對軌道確定和控制精度的需求越來越高，而西安衛星測控中心在深空軌道確定技術研究上，所建立的環月軌道定軌方法和軟件系統，已具備深空繞月精密軌道確定與控制能力，定軌精度可達到國際同類水平。
西安衛星測控中心今年圍繞“東方紅四號”等新型衛星平臺任務需求，在軌道確定與控制方面實現多項技術突破，其中同步軌道段姿態指向和方位控制精度達零點零一度，這一關鍵技術指標與目前國際公認姿控精度最高水平持平，表明該中心對航天器軌道確定和控制能力已達到國際同類水平。
西安衛星測控中心負責人介紹說，自上個世紀六十年代創建以來，該中心瞄準國際前沿，不斷提升軌道確定與控制能力。在軌道確定方面，通過自主創新，使中國衛星定軌精度達到米量級。近年來先后突破《并行高精度軌道計算系統》、《多星運行管理與精密軌道確定》等關鍵技術，新的定軌方法采用國際先進測量網數據對衛星實施定軌，精度突破厘米量級，并使地面測控系統具備對多顆衛星同時實施精密軌道確定的能力。
在衛星軌道與姿態控制方面，西安衛星測控中心突破十多項控制技術，使中國對自旋穩定衛星轉移軌道段的姿態確定精度達到零點一度，靜止軌道衛星具備雙星和多星共位運行能力，同步衛星軌道維持精度由零點一度提高到零點零五度，各類綜合指標達到國際同類技術先進水平。同時，該中心還開展一系列預研活動，使中國在星座軌道控制、空間交匯對接技術和深空探測軌道控制能力等方面均取得重大突破。(中國新聞網)
西安衛星測控中心:數字王國鑄造"精確控制"密鑰
近幾年，我國發射衛星、飛船等航天器的數量已經達到年均10顆左右，從發射第一顆“東方紅一號”衛星至今，已有近百顆、十幾種類型的航天器被送入太空。隔著數萬公里的高度，地面科技人員不僅要對這些飛離地球的“龐然大物”“發號施令”，遙控它們在太空完成各種“規定動作”，確保返回式航天器能夠準確回收，還要負責所有在軌衛星運行的安全管理。作為我國唯一的衛星測控管理機構——西安衛星測控中心的科技人員，總是能在枯燥的阿拉伯數字里破解出精度密碼，在軌道確定與控制、返回落點預報、衛星故障診斷等領域，不斷提升著中國航天測控的“精度紀錄”，為中國向世界航天大國挺進貢獻著自己的智慧和汗水。讓我們走進這座高科技航天城，親身感受這里濃厚的自主創新氛圍。——編者
■返回控制技術引領航天器“回家”
【現場實錄】四川中部某地，巴蜀層層山巒被籠罩在一片雨霧中，我國某型號返回式衛星即將在這里著陸。
山巔一無名高地上，一排乳白色的衛星測控設備車，赫然印著“中國航天”的字樣，西安衛星測控中心某活動測控站4臺雷達分置于衛星著陸點周圍的不同方向，不停旋轉的雷達天線如同幾架旋即臨空的戰鷹，機警地等待著隨時捕獲目標。
“前哨一號發現目標！”“前哨二號發現目標！”“前哨三號發現目標！”，返回式衛星剛一出現在目標區域，便被三部雷達牢牢鎖定。空地搜索分隊迅速奔向落點區域。衛星返回艙安然降落在預定落區。實際落點與理論落點僅相差不到400米。15分鐘后，現場處置工作全部結束，返回艙被順利移交研制單位，衛星回收任務圓滿完成。
【專家解析】返回式航天器要在預定的時間和路線順利著陸，要通過調姿、變軌、制動，防熱等一系列技術難關，尤其在著陸時要受落區地理、氣候等多種因素影響，理論落點與實際往往有偏差，失之毫厘，地面就差之千里，搜尋回收工作難度很大。如果是載人飛船的回收，則還涉及到航天員是否能安全出艙或及時救助。
在返回式衛星測控回收領域，西安衛星測控中心不斷刷新航天器落點控制的精度紀錄，建立起了成熟的測控回收體系。航天器控制專家李恒年自主研發的《載人飛船軌道控制及返回落點精確預報建模應用》是國內目前最先進的計算方法，首次提出并實現了通過對氣象風引起返回艙漂移運行進行建模預測，修正返回艙艙下點的實時落點精確預報模型及算法，在載人航天兩次飛行試驗中成功應用，落點預報精度控制在1公里以內，使我國返回式衛星落點預報精度大大提高，這種預報準確程度在世界同類航天器返回控制歷史上都是少見的。
【采訪札記】“以前發射的航天器就像送入空中的信號彈，送出去有絢爛的色彩卻怎么也回不來，而返回式航天器則是我們放出去的風箏，我們不但能放出去，還能收回來。”西安衛星測控中心一位負責人饒有興致地向筆者談起了返回式航天器與一般航天器的區別。
1975年11月29日，西安衛星測控中心在貴州成功回收我國第一顆返回式衛星，使我國成為世界上第三個掌握回收技術的國家。歷經30年的不斷發展，我國返回式衛星測控回收技術逐步完善，成功發射返回式衛星22顆，順利回收21顆，成功率保持世界前列，這也成為我國航天測控技術躋身世界先進行列的標志之一。
■“中國制造”問鼎國際精度紀錄
【現場實錄】2004年10月初，我國第20顆返回式科學技術與試驗衛星在太空運行幾天后，由于忽然遇到空間強磁暴干擾，軌道出現了較大偏差。軌道確定不準確，衛星就會有失控的危險。剛從英國讀完博士的王家松受命于危急關頭，他采用一種全新的方法定軌，不僅克服了強磁暴的影響，還大大縮小了軌道誤差。
王家松研發的這套多功能精密軌道計算系統，早在2002年參加歐洲空間中心組織的“環境衛星”軌道競賽時，就以3公分的軌道確定精度力戰群雄，一舉奪冠，使中國人首次在國際宇航領域做了一回“軌道斑竹”。
【專家解析】軌道確定和姿態控制都是航天測控領域的核心技術。我國航天器軌道控制精度從幾十上百公里縮小到十幾米，甚至問鼎國際精度紀錄，西安衛星測控中心在摸索中走出了一條自主創新之路。該中心所采用的精密定軌和通過解算折線大氣阻尼因子實施定軌的方法，目前都是國際上比較先進的軌道確定技術。近年來，該中心緊盯國際航天技術發展前沿，突破了高精度軌道控制、超遠距離測控、雙星共位、多星組網等十多項航天測控關鍵技術,填補了近十項國內空白。
【采訪札記】作為我國航天測控網的信息交換、指揮控制、數據處理和通信中心，西安衛星測控中心擔負著對我國航天器的測控管理、跟蹤測量、軌道計算、姿態控制等任務。該中心成立近40年來，經過不斷完善，已形成了以西安為中心，以固定測控站和活動測控站為主干的國際兼容的現代化航天測控網度，并建立了智能化水平較高的新型網管體系；在測控覆蓋率有限的情況下，通過技術輸出與合作交流，實現了與國外航天測控網的聯網合作，測控網總體技術水平和測控能力有了較大提高，測控精度也達到了國際先進水平，能夠為高、中、低不同頻段各類航天器提供測控技術支持和管理服務。
■在軌衛星管理實現一“網”攬盡
【現場實錄】筆者走進西安衛星測控中心某長管機房，仿佛置身于一個計算機部落，技術人員正通過一張無形“天網”接通一條條“星空熱線”，他們臨空“把脈”，數顆衛星排著隊接受“體檢”。筆者看到，機房內到處是閃爍不息的熒光屏、源源不斷傾吐數據的打印機，各種指示燈明滅閃爍，形如漫天星斗。墻上的電子屏幕，隨時顯示著過境衛星的名稱，以及遙測監視、注入指令、校對時間等工作提示。隨著各測控站接力式地跟蹤、測控開始，系統及時提醒工作人員，這時坐在計算機前的工作人員輕點鼠標，一組組數據被備份后迅速傳送。故障自動診斷系統對衛星全面檢查后，通過語音系統向科技人員提示：“資源二號衛星狀態正常。”技術人員操作衛星完成一系列預定動作后，衛星順利滑向茫茫天宇，等著下一次對祖國上空的探望……
【專家解析】作為國內唯一的在軌衛星測控管理機構，西安衛星測控中心承擔著我國所有在軌運行衛星的長期管理任務。近年來，該中心著眼多型號衛星管理任務的需要，自主研發了一套具有衛星狀態診斷、測控信息管理、測控計劃調度等主要功能的《多星管理自動化系統》。此系統的建立，首次實現了多星測控計劃自動調整、測控過程實時自動化監控，并實現了在第一時間發現衛星狀態的異常變化，從而使少量人員同時管理多星成為現實，大大節省了人力資源，從而標志著我國衛星測控管理技術平臺第一次由事務支持型向智能管理型轉變。
【采訪札記】根據國家航天發展規劃，我國在軌衛星數量逐年增加，傳統的以人工為主的地面測控管理模式已不適應多星管理的現狀。作為我國航天測控網的管理機構，西安衛星測控中心自主開發了涉及衛星軌道的測量與預報、位置保持、姿態轉速保持等多類測控軟件、遙控作業，并對在軌衛星進行24小時監控。他們研發的《多星管理自動化系統》，可以根據需要適時發令，及時調整衛星運行狀態及星上工作儀器，也徹底結束了以前人工進行衛星監視的歷史。通過這套系統，天南海北的多名專家足不出戶就可對我國在軌衛星故障進行“會診”，確保了我國數十顆在軌運行衛星的安全運行。在這一系統的支持下，西安衛星測控中心及時發現并處理了各類衛星故障100余起，特別是在處理“海洋一號”、“資源一號”衛星姿態翻轉、“東方紅三號”系列衛星太陽帆板逆轉等異常現象中，該系統更是發揮了重要作用。