中新網(wǎng)北京12月2日電 題:北京飛控中心精準(zhǔn)操控 牽引嫦娥五號飛抵月面
作者 宋星光 郭超凱
成功著陸月面后,嫦娥五號著陸器和上升器組合體于12月2日4時(shí)53分完成了月球鉆取采樣及封裝。從11月28日嫦娥五號第一次近月制動開始,一系列密集且關(guān)鍵的軌道控制有序展開,所有的操作都離不開軌道一條太空中的生命線。而牢牢掌握這條生命線的,就是北京航天飛行控制中心的軌道團(tuán)隊(duì)。
方案預(yù)案精心,讓應(yīng)急不驚心
“航天器在天空中一分鐘,我們就牽掛60秒?!北本┖教祜w行控制中心軌道室主任陳明介紹說,嫦娥五號任務(wù)各飛行階段耦合性強(qiáng)、推進(jìn)余量低、月面工作時(shí)長固定等約束條件多,對軌控策略設(shè)計(jì)、軌道控制精度和應(yīng)急軌道重構(gòu)均提出了更高要求。
在軌道設(shè)計(jì)上,他們提出了定時(shí)定點(diǎn)著陸定時(shí)起飛規(guī)劃策略;在地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月降軌、動力下降四個(gè)飛行階段進(jìn)行聯(lián)合軌道控制。此外,還要充分考慮各種突發(fā)情況,具備隨時(shí)處置的能力。由于聯(lián)合軌道控制環(huán)環(huán)相扣,一旦其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生異常,想要保證應(yīng)急處置后的飛行狀態(tài)回歸的難度極大,這無疑是應(yīng)急軌道重構(gòu)的巨大挑戰(zhàn)。
面對這一難點(diǎn),嫦娥五號任務(wù)軌道專家組組長劉勇扛起了任務(wù)軌道關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的重?fù)?dān)。從嫦娥一號到嫦娥五號,劉勇用十幾年的夜以繼日換來了眾多關(guān)鍵技術(shù)突破,確保了歷次任務(wù)航天器在太空中的安全。嫦娥五號任務(wù)中,他和團(tuán)隊(duì)再次突破了月球高精度定時(shí)定點(diǎn)著陸、定時(shí)起飛、多器聯(lián)合軌道控制快速優(yōu)化、等關(guān)鍵技術(shù),賦予了探測器在多種應(yīng)急處置分支下快速調(diào)整能力,讓它在突發(fā)情況后還能回歸正常軌道,繼續(xù)完成后續(xù)的工作。
測量計(jì)算到位,讓定軌不脫軌
探月工程三期嫦娥五號任務(wù)是北京中心深空干涉測量系統(tǒng)首次正式參加的重大航天任務(wù)。干涉測量是一種高精度測角方法,與測距、測速等傳統(tǒng)測軌技術(shù)共同支撐著深空高精度軌道測量。北京航天飛行控制中心深空干涉測量系統(tǒng)利用“佳木斯-喀什”基線開展實(shí)時(shí)干涉測量,為中心的軌道計(jì)算崗位提供了高精度干涉測角數(shù)據(jù)產(chǎn)品,也為嫦娥五號近月制動提供了測量支撐。
據(jù)干涉測量崗位工程師任天鵬介紹:“我國的深空干涉測量系統(tǒng)具有測站全球布局、基線長度更長、基線構(gòu)型豐富的優(yōu)勢,在嫦娥五號任務(wù)中,首次開展了‘納米比亞-阿根廷’基線準(zhǔn)實(shí)時(shí)干涉測量,填補(bǔ)了境外干涉測量弧段空白,極大支持了探測器軌道快速確定?!备缮鏈y量崗位獲取的精準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)提供給軌道團(tuán)隊(duì),軌道團(tuán)隊(duì)快速完成探測器的精確軌道確定,他們之間彼此配合,穩(wěn)穩(wěn)握住了嫦娥五號的生命線。
多項(xiàng)首次挑戰(zhàn),軌控貫穿始終
嫦娥五號任務(wù)中,月面起飛、交會對接和月地入射在我國都是首次實(shí)施,這三個(gè)重要控制無疑都直接賦予了軌道團(tuán)隊(duì)巨大的壓力。
在本次任務(wù)中,著上組合體著陸后,軌道崗位仍需對軌道器進(jìn)行多次調(diào)相維持。在四器分離之后,軌道器并不是一直保持在初始的軌道上運(yùn)行,而是要根據(jù)方案通過四次調(diào)相控制到達(dá)預(yù)定的位置等待上升器。就如兩個(gè)人分頭行動,約定好時(shí)間地點(diǎn)碰面,因此在月面采樣的同時(shí),軌道器就要調(diào)相到預(yù)定的軌道,再根據(jù)采樣的實(shí)際情況在預(yù)定時(shí)間到達(dá)約定地點(diǎn)。
但僅僅控制軌道器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,軌道團(tuán)隊(duì)還需要根據(jù)月面采樣情況實(shí)時(shí)計(jì)算判斷,并在月面起飛后同時(shí)控制上升器沿著正確軌道與軌道器完成“接頭”。這需要對上升器完成多次精確的遠(yuǎn)距離導(dǎo)引控制,最終完成月面交會對接和樣品轉(zhuǎn)移。此后,還要控制軌返組合體完成月地轉(zhuǎn)移入射,最終實(shí)現(xiàn)載有月壤的返回器重回地球。
嫦娥五號穿梭在浩瀚無垠的太空,唯有這條看不見的軌道線始終將其牽引,讓它能夠飛得高遠(yuǎn)還能平安回來。但在它平安落地之前,北京航天飛行控制中心軌道機(jī)房里將會一直燈火通明,團(tuán)隊(duì)全體成員將用心守護(hù),確保嫦娥五號滿載而歸。(完)