樊巍 邱晨輝
這個春節,在距離地球約400公里的中國空間站,神舟十五號航天員乘組感受到和地面一樣的喜慶氛圍,他們在太空穿新衣、吃餃子、寫“福”字,向全國人民拜年。云頂之上,中國人自己建造的太空家園已從藍圖變為現實。
在38萬公里外的月亮上,中國“兔”也用特殊方式發來“辭虎迎兔”的新春祝福。作為第一個登陸月球背面的探測器,玉兔二號月球車剛剛度過4歲生日,已累計行駛近1500米,每一步都在創造中國奇跡。
此刻的北半球正經歷隆冬,而兩億公里之外的火星烏托邦平原,卻已迎來春天。祝融號火星車已在此行駛1900多米,不斷延伸著中國人探索紅色星球的腳步……
一個個壯舉背后,有這樣一群年輕人,他們平均年齡不到35歲,80%以上畢業于“雙一流”高校和學科,91%是碩士、博士,擔負著我國載人航天工程、探月工程、行星探測工程飛行控制和航天器長期管理任務,他們就是北京航天飛行控制中心青年科技人才群體。
過去十年,這群飛控青年,牽引“神舟”“天舟”,托舉“問天”“夢天”,領“玉兔”跋涉月背,引“嫦五”月面采樣,駕“祝融”穿行火面,控“太空巧手”在軌作業,一套套測控計劃在他們手中精妙編排,一幀幀飛控數據在他們手中核算生成,一條條飛天指令從他們手中精準發出……有人說,他們就是一群追“星星”的年輕人,一次又一次見證和創造著中國人筑夢太空的新紀錄。
北京航天飛行控制中心青年科技人才群體,在我國載人航天工程、探月工程、行星探測工程飛行控制和航天器長期管理任務中,擔負指揮調度、軌道設計、空間操控等關鍵崗位職能。據了解,這個在十年來出色完成17次載人航天、4次探月工程、我國首次火星探測任務的英才團隊平均年齡還不到35歲,成員中80%以上畢業于“雙一流”高校和學科,91%是碩士、博士。
這群青年人獨有的銳意進取和對于浩瀚宇宙的孜孜求索,成為他們在宇宙中不斷拓展中國人活動能力和邊界的不竭動力。團隊成員于天一,是北京航天飛行控制中心工程師。作為我國深空探測遙操作技術領域的“拓荒牛”,于天一和團隊攻克了月球車遙操作多項關鍵技術,親手駕駛中國的月球車玉兔二號首次登陸月球背面;構建了月球車遙操作規劃控制體系,實現了長壽命管理,不斷刷新著人類月面巡視器月面生存時間的最長世界紀錄。在我國首次火星探測任務中,于天一還帶領團隊突破了基于狀態預測的異步迭代控制等一系列關鍵技術,構建起科學完備的火星車遙操作飛控技術體系,在遙遠的火星表面留下了絢麗的中國印記。
“從事航天事業21年來,我手中生成的幾千幀注入數據、發出的上萬條指令全部精準無誤、分秒不差,我因此也被同事們稱為‘遙控發令金手指”,于天一表示,在自己歷年執行的重大航天任務中,感到難度最大的還是嫦娥四號探月任務和中國空間站建造任務,“我們的嫦娥四號探測器和玉兔二號巡視器,要落到一個人類從來沒有涉足過的地方,我們降落的地方環境如何?我們該怎樣控制?這些未知帶來了巨大的挑戰。而在空間站建造任務中,如此復雜的航天器,宛如一個太空的‘變形金剛,如此多的艙段組裝、轉位環環相扣,稍有意外,就會影響全局,我們要確保每一步都要完美,因此難度很大。”
團隊成員鮑碩,是北京航天飛行控制中心調度團隊成員。2020年12月1日嫦娥五號落月后,鮑碩接過月面采樣的接力棒,組織各點號開始最關鍵的“挖土”。曾創造最快僅37分鐘就完成了一次“挖土”,比預定時間提早近7小時完成采樣封裝的紀錄。作為北京航天飛行控制中心的首位女性總調度,鮑碩表示,“中華兒女多奇志。作為一名女性,我也愛美,但我追求的是遨游九天當先鋒的追夢之美,敢與男兒試比高的颯爽之美,無愧芳華報家國的奉獻之美。”
北京航天飛行控制中心工程師謝圓,在中國科技大學攻讀博士學位時,恰逢月球車落月技術攻關緊張進行。她堅持“事業需要什么就研究什么”,堅定地將“非結構化環境月球車遙操作”作為課題研究方向。中國工程院院士、探月工程總設計師吳偉仁評價說:“這一課題成果不僅填補了國內空白,也為嫦娥三號‘落月技術方案提供了基礎。”
航天器太空交會對接是世界航天領域內公認的最復雜、最難攻關的技術之一,世界上僅美、俄和中國掌握并成功實施過該項技術,其中徑向交會對接的難度更大。
2021年10月16日6時56分,神舟十三號載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接,標志著首次徑向交會對接圓滿成功。“整個對接過程是高動態的,神舟十三號飛船飛到空間站下方后,由于軌道不同,兩個航天器保持對接所需要的相對位置和姿態是很難的。”載人飛船任務型號團隊指揮喬宗濤說,“我們需要精準控制飛船逐漸調整位置、速度和姿態,在安全的空間走廊內逐步與空間站完成對接。”

為此,喬宗濤帶領團隊積累了數萬個組合體軌道及姿態的仿真數據,進行了上百次的聯調聯試驗證,參與設計約2500個故障預案,攻克空間站組合體遮擋太陽能帆板、持續控制飛船大幅度的姿態調整和軌道維持、測控條件變差、地面狀態監測和應急處置難度增大等諸多難關。400米、200米、19米……神舟十三號載人飛船緩緩向天和核心艙平移靠攏,伴隨著“對接鎖緊完成”的口令,廣袤太空中,神舟十三號與天和核心艙組合為一體。
除此以外,在歷次重大任務中,這個團隊的多名成員還各展所長,團隊上下協力在國際上首次實現了月球拉格朗日L2點中繼與探測、首次通過一次發射實現火星繞著巡突破,共填補了50余項國際國內空白。并突破掌握了包括中繼星Halo軌道控制技術、交會對接軌道控制技術、航天員中長期在軌駐留支持技術、機械臂遙操作控制技術在內的58項飛控關鍵核心技術。
10年間,朝霞為鄰,晚星做伴,一行行代碼仿佛有了生命,述說著中國空間站從“一”字構型到“L”字構型、“T”字構型的變遷,也生動記錄下這群年輕人在建設航天強國征程上奮斗的青春。
星河璀璨,征途漫漫,逐夢九天從來就不是一路坦途。載人航天,人命關天,對于北京航天飛行控制中心的青年科技人才團隊來說,確保航天員安全是他們的首要目標,太空搶險能力則是他們完成這一目標的必備本領。

2011年,神舟八號與天宮一號交會對接任務,29歲的喬宗濤坐在了“北京明白”的主崗上。
然而,一個從未有過、從未想到的驚險一幕不約而至。
按照計劃,神舟八號與天宮一號進行兩次空間交會對接,停靠十幾天后撤離天宮一號,返回地面。就在喬宗濤下達飛船分離指令、飛船正常分離、所有人鼓掌歡慶時,他突然發現神舟八號飛船姿態有些異樣。

原來,神舟八號與天宮一號分離時,彈開的對接機構輕輕回彈觸碰了一下。在同一軌道上風馳電掣的兩個航天器,即便是輕輕一碰,也極易引發難以估量的后果。神舟八號飛船自動識別為再次對接,關閉了自身動力和供電系統。如果飛船姿態失穩,將會有失聯的危險,這將對后續載人交會對接計劃產生嚴重影響喬宗濤沉著應戰,迅速研判故障,制定搶救方案,和專家團隊協同作戰,有效處置了這起險情。“我們一手托舉飛船和空間站,一手托舉航天員的生命。”對于載人飛行任務測控,喬宗濤的要求比其他任務更高,任何問題都要“見底”。
2016年10月18日凌晨4時許,北京航天飛行控制中心正在執行天宮二號與神舟十一號載人飛行任務。突然,計算機接到空間目標碰撞紅色預警。此刻,正值飛船入軌后第14圈,距實施交會對接僅剩不到24個小時,如不實施緊急規避控制,6小時后,搭載航天員景海鵬、陳冬的神舟十一號飛船可能與空間碎片發生碰撞,情況萬分緊急!
空間碰撞紅色預警事關任務成敗,必須慎重復算確認。飛控團隊空間預警規避崗位迅速啟動復算程序。隨著一條條指令、一個個參數輸入系統,很快程序就給出了復算結果:碰撞紅色預警!
在確認復算結果后,測控通信指揮部迅速下達緊急規避的命令。幾分鐘后,各系統的領導和專家也火速趕到現場。大家在小小的軌道機房里圍站成一圈,討論分析應急處置措施。這是一個必須快速求解的超級難題,既要成功規避碎片,又要確保按時交會對接,怎么辦?誰來辦?這一刻,大家把目光都聚焦在中心軌道團隊身上。
當天4時30分,團隊成員拿出了4種規避策略及其影響分析,經專家組決策分析,決定將原計劃實施的遠距離導引控制提前進行。緊接著,接力棒交到了軌道控制崗位。航天飛控牽一發而動全身,調整軌控時間,對后面幾次遠距離導引控制以及飛船的飛行程序都有影響。根據規避策略,軌道控制崗位需要進行應急軌道重構策略計算,在20分鐘內重新設計后續3次變軌策略。
時間一分一秒地流逝,風險一步一步地逼近。軌道機房里,團隊成員運指如飛,聚精會神地進行著控制策略計算。一旁的會議室里,忙碌一夜的各系統專家們倦意全無,焦急地等待著計算結果。40分鐘后,各系統專家對應急控制策略進行了復核,確定完全正確可行。這時,他們一直緊繃的神經才稍稍放松。8時59分,一組組應急控制數據從中心準確發出。30分鐘后,神舟十一號飛船按計劃順利變軌,紅色預警成功解除!交會對接按原計劃實施!飛控人成功應對了來自太空的威脅!
近些年來,北京航天飛行控制中心飛控團隊在歷次重大航天任務中還多次化險為夷,成功完成了天宮一號緊急避險任務、天舟一號貨運飛船躲避空間碎片任務、玉兔二號失聯救援任務等太空搶險任務,控制中國空間站成功規避空間目標危險接近,確保航天器在軌運行安全,展現了高超的應急處置能力。
《2021中國的航天》白皮書中指出,未來五年,我國將深化載人登月方案論證,組織開展關鍵技術攻關。與此同時中國將繼續實施月球探測工程,發射嫦娥六號探測器、完成月球極區采樣返回,發射嫦娥七號探測器、完成月球極區高精度著陸和陰影坑飛躍探測,完成嫦娥八號任務關鍵技術攻關,與相關國家開展國際月球科研站建設。繼續實施行星探測工程,發射小行星探測器、完成近地小行星采樣和主帶彗星探測,完成火星采樣返回、木星系探測等關鍵技術攻關。論證太陽系邊際探測等實施方案。
心至蒼穹外,目盡星河遠。對于北京航天飛行控制中心飛控團隊年輕人而言,夢想始終在心間,探索太空的腳步也將邁得更穩更遠。
高宇輝是北京航天飛行控制中心高級工程師,在探月和深空任務中,其首次應用人工智能規劃技術有效解決了復雜月面環境和火面環境下飛控任務規劃面臨的多約束難題,實現了航天器每一步動作的精準化、智能化規劃控制。在談及未來時,高宇輝表示,他的下一步是探月四期飛控任務規劃、載人登月飛控任務規劃,“隨著我國航天事業的快速發展,未來太空探索勢必面對更為復雜的航天器系統和任務需求,研究更為安全可靠、更加智能高效的規劃策略和技術方法,已成為世界航天大國亟待解決的課題。我和我的團隊也將以此為目標,努力在智能規劃和系統工程領域攻關沖鋒。助推中國航天走得更快更穩、飛得更高更遠!”高宇輝稱。
在神舟十二號任務中擔任北京總調度的高健,因在直播鏡頭中反復報告“北京明白”,而受到了廣大網友的關注,展望未來,這位“北京明白”表示,“無論中國航天的步伐走得多遠,我們始終要為在軌航天員、航天器提供最有力的支持。‘我是北京,就是我們的使命。”
心至蒼穹外,目盡星河遠。未來,長期運營中國空間站、建設國際月球科研站、火星采樣返回探測、木星系及行星際穿越探測、太陽系邊際探測……即便天路遙遠,這群年輕人始終夢想在心間。
正如他們在《月背征途》書中寫下的那句話:月背本沒有路,我們來了,便走出了屬于自己的路。而這條路,也是所有航天人正在走的新長征路。
來源:《中國青年報》 《環球時報》