骄傲！神舟十三号发射升空，四川出人，还出这些设备

川观新闻记者 徐莉莎 田姣

10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火起飞。

来自四川成都的航天员叶光富搭乘神舟十三号升空，开启为期6个月的太空生活。他也是四川首位航天员。

这次，除了出人，我们还出设备！

此次参与任务的运载火箭系统、发射场系统、测控系统以及地面应用系统中，都能看到“四川造”的智慧。它们中，有的是为火箭、飞船、空间站保驾护航，有的则被希望“永远派不上用场”。

在川央企承建70%测控网，航天器“眼明心亮不迷路”

茫茫太空，我们如何找到航天器的位置，如何指挥航天器执行一系列指令，如何与航天员取得联系？

这都离不开我国建设的 航天测控网 。 来自成都的中国电子 科技 集团公司第十研究所（简称“中电十所”）就承研了其中70%的设备 。

可以说，他们为神舟十三号，织就了一张安全高效的测控通信网络。

作为载人航天工程中的关键系统之一，测控系统的任务是完成对运载火箭、载人飞船的测控管理，也 像一根“风筝线”，连接航天器与地面之间的通信 。它主要由控制中心、测控站、测量船、天链卫星组成。

“从神舟一号到神舟十三号的测控保障，我们十所打满全场，是绝对的主力。”中电十所副总工程师柴霖说，这是中电十所几代人传承的结果。

最初，这张网只有陆地上的少数测控站和海上的远望船。柴霖回忆，在2005年杨利伟搭乘神舟五号载人航天飞船上天时，还没有中继卫星，测控覆盖率不到20%。这也就意味着，航天员进入茫茫天空，很长时间都是失联的，“这对任务执行和航天员的心理都是极大的挑战”。

2006年起，中电十所开始研制天链中继卫星，“相当于把地面的测控站点搬到了天上”。柴霖说，目前已有5颗十所承研的天链卫星，在距离地球36万公里远的静止轨道上运行。

陆基、海基、天基测控点的布局，形成了立体交织的测控网，对航天器的测控覆盖率达到100%。

随着测控网数传速率的不断提升，天地通信的“县道”升级成了“高速路”。航天员进入太空后，不仅可以“眼明心亮不迷路”，随时随地与地面高速通信。我们看到航天员进行天地话音通信、在空间站内上网冲浪，还有大量科学数据的传输，都靠这张网来实现。

载人航天任务必须万无一失。以往，中电十所都需要派人到发射场和各测控站点保障。随着这套系统可靠性和智能化程度提高，“现在我们提倡‘零保障’，在没有重大技术状态变更情况下，可以不用派人到现场保障。”

柴霖还透露，这套测控网不止是载人航天工程的专属，目前我国发射在轨的200多颗卫星的长期管理、遥测遥控、数据传输，也都靠它同时在保障。

正式任务中这个设备从未被启用，希望它永远派不上用场

运载火箭应答机、中继终端、视频系统、T0控制台……在测控系统外，中电十所参与的关键设备研制还有很多。

但其中有一件，在正式任务中还从未被启用。那就是 火箭上的逃逸指令接收机 。

作为救生装置，凡是执行载人航天任务的火箭上，都会装载逃逸塔。它位于火箭最顶尖，塔高8米，从远处看好似火箭上的避雷针，被誉为是保障航天员安全的“生命之塔”。

一旦火箭发射过程中发生偏离了轨道、或者点火不正常等意外情况，地面控制人员会连续向飞船发送逃逸指令代码。这时，位于逃逸塔内的逃逸指令接收机就会起到非常重大的作用。

首先，它会收到信息，解读信息，根据地面控制人员连续发送的信号进行自动校验、纠错和判断。一旦确定逃逸指令，它会自动发指令给逃逸塔，后者迅速带着航天员的舱脱离火箭。

柴霖说，这个逃逸指令接收机，我们做过很多实验，但在正式任务中从未启用过。“我们也希望它永远不要被启动。”

中电十所还承研了 长征二号F遥十三运载火箭的“眼睛”——应答机 。它与地面雷达协同，完成对运载火箭的全程实时航迹测量，提供精准的外测数据，用以判断飞行是否正常。可以说，它是飞船能否正常发出的重要一环。

发射对时准不准，这位来自成都的“时间指挥官”很重要

“3、2、1……发射！”对火箭发射来说，时间精准的重要性不言而喻，如果有丝毫差错就会导致整个系统瘫痪，最终功亏一篑。

为此次发射提供统一时间基准的，是中电十所控股的成都天奥电子股份有限公司研发的时统设备和T0控制台。

在火箭发射离开发射架的一瞬间会触发一个信号，T0控制台就是接收这个触发信号的设备，将此时此刻标记为“T0时刻”。因此它才得名为“T0控制台”。

T0控制台把这个时刻记录下来之后，就通过网络接口发给中心计算机，中心计算机则把这个时间信号发送给整个相关的测控系统。由于火箭测控系统分布在世界各个点位， 各大测控系统就就根据这个“T0”时刻开展紧张的计算，来推测火箭在发生过程中到达自己的监控范围时会处于在什么时间、什么方位、什么姿态，从而调整出正确的测控参数来保证火箭的飞行状态能够并被正确地记录。

T0时刻的准确性决定了火箭飞行d道的计算精度与时间飞行轨迹的偏差，是火箭飞行正确执行控制的关键因素，可谓“失之毫厘、错之千里”。

火箭发射具有严格的时间窗口，需要精密控制发射时间，所有地面测控系统时刻在对火箭进行着定位和定时，以此来计算飞行轨迹。

为保证运行轨迹与地面 *** 控的精准一致，“时统设备”承担着“时间指挥官”的角色，起到“对表”的作用，其部署在发射中心、飞控中心、卫星测控中心及各测控站、测量船上，为整个系统中各种用户设备提供标准时间信号和标准频率信号，使分散在各地的用户设备在统一的时间基准下同步工作。其精确性达到了3000年误差不超过1秒。

“泸州造”“绵阳造”持续助力，为载人航天保驾护航

来自泸州的四川航天川南火工技术有限公司，也是其中的“熟面孔”。该公司为长征二号F遥十三火箭共配套20余种近300发火工品，包括起爆器、爆炸螺栓、点火药盒、固体小火箭和非电传爆类产品，主要用于火箭分离系统、动力系统、逃逸系统等，占箭上全部火工品的97%。

为神舟十三号飞船共配套10种180余发火工品，包括非电传爆装置、点火器、电爆管、爆炸螺栓等产品，主要用于返回舱与轨道舱的分离、抛伞舱盖d射器点火、着陆反推发动机点火等，占船上全部火工品的80%。

由长虹旗下四川华丰公司生产的电连接器，配套在长征二号F遥十三运载火箭、神舟十三号载人飞船以及航天员宇航服。

航天测控的基本组成是遍布全球的陆地测控站。为确保对航天器轨道的有效覆盖并获得足够的测量精度，通常利用在地理上合理分布的若干航天测控站组成航天测控网。因此根据测控区域的要求，陆地测控站分布范围很广，航天测控网可以建在本国境内，也可以建在全球任何适于测控的地方。
地面测控是一件非常重要、非常精细和非常复杂的工作。卫星的地面测控由测控中心和分布在各地的测控台、站（测量船和飞机）进行。在卫星与运载火箭分离的一刹那，测控中心要根据各台站实时测得的数据，算出卫星的位置、速度和姿态参数，判断卫星是否入轨。入轨后，测控中心要立即算出其初轨根（参）数，并根据各测控台站发来的遥测数据，判断卫星上各种仪器工作是否正常，以便采取对策。这些工作必须在几分钟内完成。卫星在整个工作过程中，测控中心和各测控台站还有许多繁重的工作要做。其一是不断地对其速度姿态参数进行跟踪测量，不断地精化其轨道根数；其二是对星上仪器的工作状态进行测量、分析和处理；其三是接收卫星发回的科学探测数据；其四是由于受大气阻力、地球形状和日月等天体的影响，卫星轨道会发生振动而离开设计的轨道，因此要不断地对卫星实施轨道修正和管理。对于返回式卫星，在返回的前一圈，测控中心必须计算出是否符合返回条件。如果符合，还必须精确地计算出落地的时间及落点的经纬度。这些计算难度很大，精度要求很高，因为失之毫厘，将差之千里。返回决定作出后，测控中心应立即作出返回控制方案，包括向卫星发送各种控制指令的时间、条件等。卫星进入返回圈后，测控中心命令有关测控台站发送调整姿态、反推火箭点火、抛掉仪器舱等一系列遥控指令。在返回的过程中，各测控台站仍需对其进行跟踪测量，并将数据送至测控中心。由此可见，为使卫星正常地工作，必须有一个庞大的地面测控系统日以继夜地紧张工作。卫星测控中心是这个系统的核心。计算大厅是测控中心的主要建筑之一，那里聚集着众多的大型计算机。除了看得见的硬件外，还有许多看不见的软件--对卫星进行管理的程序系统，包括管理程序、信息收发程序、数据处理程序、轨道计算程序、遥测遥控程序和模拟程序等。这些硬件和软件，既有计算功能，又有控制功能，它们是测控系统的大脑。测控中心还有它的神经网络，即通信系统，它通过大量的载波电路、专向无线电线路、各向都开通的高速率数据传输设备，把卫星发射场、回收场以及各测控台站等四面八方联系起来。
航天测控站的任务是直接对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信等，它将接收到的测量、遥测信息传送给航天控制中心，根据航天控制中心的指示与航天器通信，并配合控制中心完成对航天器的控制。陆地测控站通常由跟踪测量设备、遥测设备、遥控设备、计算机、通信设备、监控显示设备和时间统一设备组成。随着无线电技术的发展，测控设备也在不断发展，独立的跟踪测量设备、遥测设备和遥控设备已逐步被共用一路载波信道的统一测控系统所代替。由于数据处理和控制指令生成主要由航天控制中心完成，故航天测控站的计算机以小型或微型计算机为主，履行数据录取、信息交换和测控设备的自动化监控等任务。选择陆地测控站站址的要求是：遮蔽角小，电磁环境良好，通信和交通方便。美国在全球各地有数十个固定和机动的测控站。俄罗斯的测控站也非常多，主要分布在原苏联境内，其中拜科努尔发射场就有4个测控站,其它地方的太空跟踪系统和测控站也不下20个。目前，陆地测控站正在向高功能、国际联网测控和综合利用方向发展。但由于受到地理、经济、政治等条件的限制，一个国家不可能通过在全球各地建立测控站的方式来满足所有的航天测控需求，即使目前最大的陆地测控网，也只能覆盖大约15%的测控范围。为此，各国发展了其它的测控方式，以弥补陆地测控站无力触及的测控盲区。 世界上第一艘航天远洋测量船是美国的阿诺德将军号，1962年下水。第二年，不甘落后的前苏联也造出了德斯纳号。海上测量船是对航天器及运载火箭进行跟踪测量和控制的专用船。它是航天测控网的海上机动测量站，可以根据航天器及运载火箭的飞行轨道和测控要求配置在适当海域位置。其任务是在航天控制中心的指挥下跟踪测量航天器的运行轨迹，接收遥测信息，发送遥控指令，与航天员通信以及营救返回溅落在海上的航天员；还可用来跟踪测量试验d道导d的飞行轨迹，接收d头遥测信息，测量d头海上落点坐标，打捞数据舱等。 航天测量船可按需要建成设备完善、功能较全的综合测量船和设备较少、功能单一的遥测船。它们除具有船舶结构，控制、导航、动力等系统外，还装有相应的测控系统。综合测量船测控系统一般由无线电跟踪测量系统、光学跟踪测量系统、遥测系统、遥控系统、再入物理现象观测系统、声呐系统、数据处理系统、指挥控制中心、船位船姿测量系统、通信系统、时间统一系统、电磁辐射报警系统和辅助设备等组成。
目前，美国现役的测量船有红石号、靶场哨兵号和观察岛号3艘；俄罗斯现役的测量船有加加林号、柯玛洛夫号、克雷洛夫号等21艘，其中，加加林号满载排水量535万吨，是世界上吨位最大的测量船。为适应航天技术发展的需要，美、俄等国正不断为测量船增添性能更可靠、精度和自动化程度更高的测控设备。中国是继美、俄、法之后第四个拥有航天远洋测量船的国家，远望一号和远望二号都是在1977年下水的。虽然时间上比其它3个国家晚了十几年，但在测量和控制的技术水平上却毫不逊色。1990年，中国首次为国外公司发射了亚洲一号卫星，当时，休斯公司要求中方必须在卫星发射后半小时内向美方专家提供卫星的初轨根数。结果，远望号只用了8分钟就完成了发现、锁定目标并发出初轨根数的一系列工作，而且，测出的初轨精度比休斯公司所要求的准确了好几倍。海上测控有许多困难，其中之一就是在船动、测控仪器动、目标也动的状况下，如何保证测量精度？中国的测控人员在这方面摸索出了一整套的解决方案。比如选择测量海况较为平静的海域；在天线上安装陀螺稳定装置，在船体上配装减摇鳍以有效地消除和减少船摇；在数学方法上，他们则考虑了各种动态因素，能够精确地计算出测量时的雷达中心位置。在测量精度上，远望号航天远洋测量船完全可以和国外的陆上航天测量站相媲美。 天基测控卫星主要是利用通信卫星和跟踪与数据中继卫星系统，跟踪与数据中继卫星系统是一种可跟踪地球轨道飞行器并将数据传回地面站的空间中继站，该系统主要用于实时中继传输各类低轨航天器用户的信息。卫星在太空中站的高、看的远，具有其它测控方式无可比拟的优势，天基测控卫星的使用大大拓展了航天测控网的覆盖范围。工作在地球静止轨道上的通信卫星和跟踪与数据中继卫星组成星座，便可覆盖地球上除南、北极点附近盲区以外的全球所有区域；如果与极地轨道的卫星相配合，即可实现全球覆盖。美国的第一代天基测控网由7颗跟踪与数据中继卫星组成，可同时覆盖25颗中、低轨道卫星，数据传输速率可达300Mb/s，可为12种航天器提供服务。目前正在部署的第二代天基测控网功能更加先进，一颗跟踪与数据中继卫星可同时接收5个航天器传来的信号，并同时向一个对象发送信号，可以实时传输各类航天器的数据信息，传输速率将增至12Gb/s～2Gb/s，实现对中、低轨道的全部覆盖。
目前，美国、欧盟和日本都在发展新一代跟踪与数据中继卫星系统，数据传输码速率越来越高，通信频段正向着Ka频段和光学频段发展。随着新一代测控卫星陆续投入使用和性能的提高，天基测控将成为未来航天测控的重要发展方向。

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