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上天 精准交会对接的背后

德阳日报 2012-06-26 03:41 大字

“航天员手控精准完成飞船与天宫的交会对接,这是真正意义上的‘驾驶\’飞船。”中国电子科技集团公司测控通信专家陈建民25日接受记者采访时说,而为航天员提供手动操作信息的来源,靠的就是测控通信系统的大量设备。

空间精度:

误差不超过1毫米

“要想成功交会对接,需要通过天地之间的遥测,高精度定轨,确认天宫一号和神舟九号的对接口位置,要准确对准,误差不能超过1毫米。这就对地面监测站提出了极高的要求。”陈建民说。

在太空,天宫一号和神舟九号飞船都是高速运行的,时速达到2.8万公里以上。在对接过程中,哪怕很小的误差,都可能让飞船错离目标飞行器,或者造成可怕的追尾。

“地面站会不断发射、接收电波,通过计算飞行器距地球距离和电波传输速度对飞行器位置进行测量。神七成功发射后,我们对地面站测控设备进行了一次大改造,现在的设备速度更快、测量精度更高。”陈建民说。

时间精度:

3170年不能差一秒

“时间对于测控系统来说是非常严格的。第一宇宙速度是每秒7.8公里,在这个高度上维系飞船的运行至少要达到8公里/秒左右,轨道越高,它的速度就越高。时间如果不准,就完全可能出现差之毫厘、失之千里的情况。”陈建民说。

在遍布全球各地的测控站点,要使整个测控网的时间同步到一个时钟上,这就相当于日常的对表。“这个表的精度有多高呢?是10的11次方。大约相当于3170年不能差一秒。”陈建民说。

天地通讯:

“乡间小路”变成“高速公路”

航天员在手动操作实施交会对接过程中看到电视图像,听到来自地面的声音,这主要得益于通信系统的畅通无阻。飞行器、地面测控站点、指挥控制中心在天地之间搭建了一张无形的天地通信网络,通过这个网络可以实现各种通信测控数据、指挥调度、通信话音和视频等信息的顺利传输。

“过去,航天员看不到地面的图像;现在,天地之间、各地面站之间的通信系统实现了网络化连接,迈入互联互通新时代。”中国电子科技集团公司高级工程师杨志国说,“如果把以往的通信比作‘乡间小路\’,那现在的通信就是一条双向‘高速公路\’,可以更快、更多地完成天地间的信息传输。同时,采用更高频段的信息传输质量有很大提高,现在传输的画面可以媲美高清电视画面,声音清晰程度超过日常电话通话质量。”

在神舟九号与天宫一号对接过程中,每秒的数据都很重要,这就要求传输网络要绝对可靠。

“民用的IP网络在进行数据传输的时候,会出现‘丢包\’的现象,即数据丢失。这样的事情绝对不能在飞船飞天后发生,因为这样就会导致指令不对或是连接中断,所以‘丢包率\’必须为零。”中国电子科技集团公司高级工程师卢华斌说,这次神九飞天过程中,网络设备、线路都有备份,并且是“热备份”,即两条网络同时工作,确保数据传输万无一失。   新华社北京6月25日电

飞船主着陆场全面启动迎神九返回

新华社内蒙古四子王旗6月25日电(记者 黎云) 随着神舟九号与天宫一号首次手控交会对接任务的顺利完成,位于内蒙古四子王旗的飞船主着陆场全面启动,准备迎接飞船和三名航天员返回。

着陆场系统是我国载人航天工程的重要组成部分,包括主着陆场、副着陆场、陆上应急搜救、海上应急搜救、通信和航天员医监医保5个分系统。神舟一号到神舟八号,均在设置于内蒙古四子王旗的主着陆场回收。

参与飞船回收和航天员搜救的各系统人员、装备已经陆续到达主着陆场,并展开针对性训练和多次回收搜救综合演练。目前,主着陆场各分系统运转正常。

入海

﹃ 蛟龙 ﹄深潜的秘密

新华社青岛6月25日电(记者 张旭东) “蛟龙号”载人潜水器24日在马里亚纳海沟成功突破7000米深度,创造了世界同类潜水器的最大下潜深度。从现场发回的照片看,“蛟龙号”是被母船的缆绳吊着放入水中,那这次下潜需要配备7000余米的缆绳吗?母船是否可以通过视频观察潜航员的一举一动?潜航员又是否与宇航员一样会经历失重?

带着这些问题,记者专访了国家海洋局北海分局潜航员管理办公室主任吉国,他详细解释了有关“蛟龙号”深潜的秘密。

“蛟龙号”

是无动力自主下沉与上浮

记者:从现场照片看,“蛟龙号”是被母船的缆绳吊着放入水中,那“蛟龙号”下潜过程中一直是带着缆绳吗?

吉国:“蛟龙号”是无动力自主下沉与上浮,当它入水后,“蛙人”乘坐橡皮艇就将缆绳解开,“蛟龙号”便完全自主、独立运行。

在下潜试验前,现场工作人员都要测海底作业区的海水密度,确定“蛟龙号”需要搭载多少重量的压载铁。由于有压载铁,潜器为负浮力,进入海水中后开始下沉。当到一定深度,潜器根据作业需要抛掉部分压载铁,以使潜器的比重最大程度接近海水密度,减少螺旋桨的工作压力。

“蛟龙号”坐底后,潜航员操作潜器进行标志物布防、沉积物采样和海底微型地貌勘测等。在完成所有作业后,潜航员操作再次抛掉压载铁,潜器变为正浮力,开始上升。

压载铁放在潜器两侧的位置,每次下潜实验前才根据需要安装压载铁。

“蛟龙号”

无法实时传回视频图像

记者:“神州九号”宇航员在太空工作、生活的视频图像可以实时传回陆地,那“蛟龙号”是否也可以实时向母船传回生命舱内或者外部摄像头拍摄到的视频图像?

吉国:“蛟龙号”下潜作业过程中与母船依靠水声通讯机来传输信息,但水声的特性决定了声学通讯机传输信息的速率慢、容量低,只能保证语音、文字、数据和图片的传输,达不到视频实时传输的要求。

声音在水中大约是以1500米/秒的速度传播,但是随着深度的增加传播速度会逐渐降低。随着深度的继续增加,声音的传播速度出现一个拐点之后,即深度越深,声音传播速度又逐渐提高。因此,下潜试验前,都要根据海水盐度等要素的观测数据测算这个拐点的深度,将水声通讯机放在拐点深度以下,保证通讯质量。

通过水声通讯机,母船与潜器之间可以语音通话,潜器的各种信息可以传输回母船,如深度、电池容量、舱内氧气和温度等,但由于声传输的速度较慢,会出现时间差。此外,在水中定位潜器的超短基线同样运用的是水声通讯的原理。

潜航员

并不需要穿“宇航服”

记者:潜航员出舱时我们看到他们所穿的衣服与宇航员极为相似,那他们在下潜过程中是否也要穿“宇航服”?他们在舱内是否也会失重?

吉国:“蛟龙号”每下潜10米它所承受的压力就增加一个大气压,但是潜器生命舱内基本是恒温、恒压的,而且有氧气供给。因此,潜航员并不需要穿“宇航服”,他们在下潜过程中也不会经历失重。

在刚入水准备阶段,海面上温度是比较高的,舱内温度也相对较高,这时潜航员相对会比较难受。潜器在下潜过程中,环境温度会逐渐降低,舱内的温度也会开始降低,所以潜航员在下潜时需要有一些防寒措施,穿着较厚的衣服下潜。

此外,7000米级海试每次试验都长达10余个小时,但他们注意力要高度集中,而且潜器内解手不便,因此他们都很少吃东西和喝水,只吃一点苹果或巧克力而已。

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