太空中怎样“万里穿针”？ 访飞船“大脑”设计者

　　有这么群人，每每在屏幕前目睹我国太空飞船成功交会对接，除了欢呼雀跃外，还怀揣着一份光荣。这群人组成了中国航天科技集团公司五院502所飞船工程组，23年来，一直致力为我国太空飞船打造越来越强的“大脑”。


图为飞船组工作人员在调试空间交会对接的模拟设备。中国航天科技集团公司供图

　　记忆回到2011年11月3日，天宫一号和神舟八号上使用的光学成像敏感器上演了首次“太空之吻”，性能指标达到世界前列，对接精度比设计要求高近10倍，标志着我国首次掌握了空间交会对接GNC技术。

　　GNC是制导导航与控制的英文缩写。在飞船系统中，GNC负责飞船飞行全过程的姿态和轨道控制以及在轨太阳帆板控制。也就是说，飞船如何运动、如何返回是由GNC决定的。正因为此，有人将GNC比喻为飞船的眼睛和大脑。

　　事实上，从神舟一号飞船到神舟四号飞船，GNC控制精度误差都是10公里左右。神舟五号的实际着陆点与理论着陆点相差仅4.8公里。而在神舟八号飞船GNC分系统研制中，交会对接敏感器是最关键、也是最难啃的硬骨头，而其中又以光学成像敏感器、激光雷达、微波雷达的研制最为艰辛。

　　为了在地面验证交会对接敏感器的性能，2007年-2011年，飞船工程组专门模拟交会对接轨迹和环境，先后奔赴阿拉善等地开展了多项试验。

　　精度的不断革新，也为空间交会对接的效率提升创造了条件。

　　作为我国首艘货运飞船，2017年9月，天舟一号在经历了与天宫二号的两次交会对接后，迎来了与天宫二号的首次快速交会对接，以往需要2-3天的交会对接全过程，此次仅用了6.5个小时。

　　快速交会对接的核心和难点在于“快速”。飞船工程组需要在不打乱既定研发计划的基础上，用最短的时间、做最少的改动来满足新任务要求。为此，他们1年内升级了10个软件版本，拿出了高精度、高可靠、符合工程约束的GNC系统方案。


图为中国航天员在模拟室内练习空间交会对接技术。中国航天科技集团公司供图

　　“从2012年8月-2014年5月，大都是晚上九、十点下班，Change系统上记录了我们在初样测试中发现的问题以及我们认为设计上需要改进的地方，有近200项。”负责货运飞船GNC分系统测试的组员李明明说。

　　工作中，每个班组成员心中都有一根关于“细致”的弦。例如，加电测试阶段，他们负责的数据参数表有600多页，需要关注的参数有3000多个。“每个参数的变化都有可能反映系统的特征表现，即便暂时没有表现出问题也要找出原因，防止一切可能出现的问题。”组员高伟如是说。

　　在外界看来，飞船工程组是一支神秘的队伍。事实上，中国航天科技集团公司五院502所飞船工程组是一支仅19人组成的团队，有“梦之舟”班组之称。正是他们的不断探索、深度参与和推进，才有了我国在空间交会对接领域的突破。

　　值得一提的是，这个不断刷新纪录的班组，还有独创了一套“雁阵”人才培育模式。

　　近年来，班组又衍生出“微雁阵”，成员呈动态化模式，根据型号各研制阶段的任务不同，“领头雁”由多位技术骨干更替轮换担任，而作为后备力量的“前行雁”呈交替式动态“位移”，在型号研制各阶段负责不同的工作。（种卿）