西安衛(wèi)星測控中心的活動測控網(wǎng)為圓滿回收“神舟”四號飛船，不間斷地提供著各種數(shù)據(jù)。
從西安衛(wèi)星測控中心獲悉，該中心研發(fā)的《奔月航天器精密軌道計算技術(shù)》和《探月軌道USB-VLBI綜合測定軌技術(shù)與試驗論證》，目前已通過中國航天權(quán)威專家團項目評審。這些關(guān)鍵技術(shù)使中國航天測控系統(tǒng)的軌道確定能力首次突破地球空間軌道，延伸到月球。
衛(wèi)星軌道的確定和控制能力是航天測控的核心技術(shù)，也是評判一個國家航天測控技術(shù)水平的重要依據(jù)。近年來，隨著航天技術(shù)迅猛發(fā)展，各國發(fā)射衛(wèi)星的數(shù)量與型號急劇增加，衛(wèi)星運行狀態(tài)開始從單星、星座向衛(wèi)星群發(fā)展，衛(wèi)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(fā)展。
這種發(fā)展趨勢對軌道確定和控制精度的需求越來越高，而西安衛(wèi)星測控中心在深空軌道確定技術(shù)研究上，所建立的環(huán)月軌道定軌方法和軟件系統(tǒng)，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(wèi)星測控中心今年圍繞“東方紅四號”等新型衛(wèi)星平臺任務(wù)需求，在軌道確定與控制方面實現(xiàn)多項技術(shù)突破，其中同步軌道段姿態(tài)指向和方位控制精度達零點零一度，這一關(guān)鍵技術(shù)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(wèi)星測控中心負責人介紹說，自上個世紀六十年代創(chuàng)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(chuàng)新，使中國衛(wèi)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(tǒng)》、《多星運行管理與精密軌道確定》等關(guān)鍵技術(shù)，新的定軌方法采用國際先進測量網(wǎng)數(shù)據(jù)對衛(wèi)星實施定軌，精度突破厘米量級，并使地面測控系統(tǒng)具備對多顆衛(wèi)星同時實施精密軌道確定的能力。
在衛(wèi)星軌道與姿態(tài)控制方面，西安衛(wèi)星測控中心突破十多項控制技術(shù)，使中國對自旋穩(wěn)定衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道段的姿態(tài)確定精度達到零點一度，靜止軌道衛(wèi)星具備雙星和多星共位運行能力，同步衛(wèi)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(shù)先進水平。同時，該中心還開展一系列預(yù)研活動，使中國在星座軌道控制、空間交匯對接技術(shù)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(wǎng))
西安衛(wèi)星測控中心:數(shù)字王國鑄造"精確控制"密鑰
近幾年，我國發(fā)射衛(wèi)星、飛船等航天器的數(shù)量已經(jīng)達到年均10顆左右，從發(fā)射第一顆“東方紅一號”衛(wèi)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(shù)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(fā)號施令”，遙控它們在太空完成各種“規(guī)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(wèi)星運行的安全管理。作為我國唯一的衛(wèi)星測控管理機構(gòu)——西安衛(wèi)星測控中心的科技人員，總是能在枯燥的阿拉伯數(shù)字里破解出精度密碼，在軌道確定與控制、返回落點預(yù)報、衛(wèi)星故障診斷等領(lǐng)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(chuàng)新氛圍。——編者
■返回控制技術(shù)引領(lǐng)航天器“回家”
【現(xiàn)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(wèi)星即將在這里著陸。
山巔一無名高地上，一排乳白色的衛(wèi)星測控設(shè)備車，赫然印著“中國航天”的字樣，西安衛(wèi)星測控中心某活動測控站4臺雷達分置于衛(wèi)星著陸點周圍的不同方向，不停旋轉(zhuǎn)的雷達天線如同幾架旋即臨空的戰(zhàn)鷹，機警地等待著隨時捕獲目標。
“前哨一號發(fā)現(xiàn)目標！”“前哨二號發(fā)現(xiàn)目標！”“前哨三號發(fā)現(xiàn)目標！”，返回式衛(wèi)星剛一出現(xiàn)在目標區(qū)域，便被三部雷達牢牢鎖定?？盏厮阉鞣株犙杆俦枷蚵潼c區(qū)域。衛(wèi)星返回艙安然降落在預(yù)定落區(qū)。實際落點與理論落點僅相差不到400米。15分鐘后，現(xiàn)場處置工作全部結(jié)束，返回艙被順利移交研制單位，衛(wèi)星回收任務(wù)圓滿完成。
【專家解析】返回式航天器要在預(yù)定的時間和路線順利著陸，要通過調(diào)姿、變軌、制動，防熱等一系列技術(shù)難關(guān)，尤其在著陸時要受落區(qū)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(wèi)星測控回收領(lǐng)域，西安衛(wèi)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(fā)的《載人飛船軌道控制及返回落點精確預(yù)報建模應(yīng)用》是國內(nèi)目前最先進的計算方法，首次提出并實現(xiàn)了通過對氣象風引起返回艙漂移運行進行建模預(yù)測，修正返回艙艙下點的實時落點精確預(yù)報模型及算法，在載人航天兩次飛行試驗中成功應(yīng)用，落點預(yù)報精度控制在1公里以內(nèi)，使我國返回式衛(wèi)星落點預(yù)報精度大大提高，這種預(yù)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(fā)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?！蔽靼残l(wèi)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(qū)別。
1975年11月29日，西安衛(wèi)星測控中心在貴州成功回收我國第一顆返回式衛(wèi)星，使我國成為世界上第三個掌握回收技術(shù)的國家。歷經(jīng)30年的不斷發(fā)展，我國返回式衛(wèi)星測控回收技術(shù)逐步完善，成功發(fā)射返回式衛(wèi)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(shù)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(xiàn)場實錄】2004年10月初，我國第20顆返回式科學技術(shù)與試驗衛(wèi)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(xiàn)了較大偏差。軌道確定不準確，衛(wèi)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(guān)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(fā)的這套多功能精密軌道計算系統(tǒng)，早在2002年參加歐洲空間中心組織的“環(huán)境衛(wèi)星”軌道競賽時，就以3公分的軌道確定精度力戰(zhàn)群雄，一舉奪冠，使中國人首次在國際宇航領(lǐng)域做了一回“軌道斑竹”。
【專家解析】軌道確定和姿態(tài)控制都是航天測控領(lǐng)域的核心技術(shù)。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(wèi)星測控中心在摸索中走出了一條自主創(chuàng)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(shù)。近年來，該中心緊盯國際航天技術(shù)發(fā)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(wǎng)等十多項航天測控關(guān)鍵技術(shù),填補了近十項國內(nèi)空白。
【采訪札記】作為我國航天測控網(wǎng)的信息交換、指揮控制、數(shù)據(jù)處理和通信中心，西安衛(wèi)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(tài)控制等任務(wù)。該中心成立近40年來，經(jīng)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(xiàn)代化航天測控網(wǎng)度，并建立了智能化水平較高的新型網(wǎng)管體系；在測控覆蓋率有限的情況下，通過技術(shù)輸出與合作交流，實現(xiàn)了與國外航天測控網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)合作，測控網(wǎng)總體技術(shù)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(shù)支持和管理服務(wù)。
■在軌衛(wèi)星管理實現(xiàn)一“網(wǎng)”攬盡
【現(xiàn)場實錄】筆者走進西安衛(wèi)星測控中心某長管機房，仿佛置身于一個計算機部落，技術(shù)人員正通過一張無形“天網(wǎng)”接通一條條“星空熱線”，他們臨空“把脈”，數(shù)顆衛(wèi)星排著隊接受“體檢”。筆者看到，機房內(nèi)到處是閃爍不息的熒光屏、源源不斷傾吐數(shù)據(jù)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(wèi)星的名稱，以及遙測監(jiān)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(tǒng)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(shù)據(jù)被備份后迅速傳送。故障自動診斷系統(tǒng)對衛(wèi)星全面檢查后，通過語音系統(tǒng)向科技人員提示：“資源二號衛(wèi)星狀態(tài)正常。”技術(shù)人員操作衛(wèi)星完成一系列預(yù)定動作后，衛(wèi)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(nèi)唯一的在軌衛(wèi)星測控管理機構(gòu)，西安衛(wèi)星測控中心承擔著我國所有在軌運行衛(wèi)星的長期管理任務(wù)。近年來，該中心著眼多型號衛(wèi)星管理任務(wù)的需要，自主研發(fā)了一套具有衛(wèi)星狀態(tài)診斷、測控信息管理、測控計劃調(diào)度等主要功能的《多星管理自動化系統(tǒng)》。此系統(tǒng)的建立，首次實現(xiàn)了多星測控計劃自動調(diào)整、測控過程實時自動化監(jiān)控，并實現(xiàn)了在第一時間發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星狀態(tài)的異常變化，從而使少量人員同時管理多星成為現(xiàn)實，大大節(jié)省了人力資源，從而標志著我國衛(wèi)星測控管理技術(shù)平臺第一次由事務(wù)支持型向智能管理型轉(zhuǎn)變。
【采訪札記】根據(jù)國家航天發(fā)展規(guī)劃，我國在軌衛(wèi)星數(shù)量逐年增加，傳統(tǒng)的以人工為主的地面測控管理模式已不適應(yīng)多星管理的現(xiàn)狀。作為我國航天測控網(wǎng)的管理機構(gòu)，西安衛(wèi)星測控中心自主開發(fā)了涉及衛(wèi)星軌道的測量與預(yù)報、位置保持、姿態(tài)轉(zhuǎn)速保持等多類測控軟件、遙控作業(yè)，并對在軌衛(wèi)星進行24小時監(jiān)控。他們研發(fā)的《多星管理自動化系統(tǒng)》，可以根據(jù)需要適時發(fā)令，及時調(diào)整衛(wèi)星運行狀態(tài)及星上工作儀器，也徹底結(jié)束了以前人工進行衛(wèi)星監(jiān)視的歷史。通過這套系統(tǒng)，天南海北的多名專家足不出戶就可對我國在軌衛(wèi)星故障進行“會診”，確保了我國數(shù)十顆在軌運行衛(wèi)星的安全運行。在這一系統(tǒng)的支持下，西安衛(wèi)星測控中心及時發(fā)現(xiàn)并處理了各類衛(wèi)星故障100余起，特別是在處理“海洋一號”、“資源一號”衛(wèi)星姿態(tài)翻轉(zhuǎn)、“東方紅三號”系列衛(wèi)星太陽帆板逆轉(zhuǎn)等異?，F(xiàn)象中，該系統(tǒng)更是發(fā)揮了重要作用。