“天宮”圓夢太空,離不開西安提供的多種動力系統,“大腦”能自己處理問題,“超級智囊”掌控飛行,“心臟”確保精確對接……
“天宮一號準確入軌!”當電視屏幕里傳出那句振奮人心的話語時,位于西安市長安區的中國航天科技集團公司五院西安分院一片沸騰。
在天宮一號發射前半小時,本報采訪了該院院長史平彥先生及研究員張赤萍、設計師朋毅女士。
衛星與“天宮”在太空“握手”
華商報:天宮一號發射在即,聽說你也是28日才從酒泉衛星發射中心回來。請談一下這次發射的意義。
史平彥:天宮一號目標飛行器是中國空間站的核心技術,它發射成功后,還將與后面的神八、神九、神十對接,對中國航天事業將有巨大的推動作用。

華商報:貴院在此次發射中承擔了哪些任務?
史平彥:天宮一號的儀表控制器應用軟件、天線控制中樞、與兩顆中繼衛星實現“太空握手”般的通訊系統等都是西安分院的產品。包括這次對接的兩個中繼衛星的核心部分也是五院產品。此次不僅實現了“太空握手”,而且檢驗了兩顆中繼衛星的質量。
華商報:“太空握手”是如何實現的?
史平彥:我國連續發射兩顆中繼衛星,目前已能覆蓋多半個地球,如果第三顆發射成功,將能實現在全球范圍內的數據傳輸,飛行器飛到地球另一端,也可以通過空中接力,把信號傳回祖國。在天宮一號的外側,人們可以看到一個“鍋狀”的反射面天線,直徑約1米,那就是中繼天線。通過這個天線及相關系統,就能使兩顆衛星、天宮一號、地面之間的數據可靠有效地傳播。
宇航員在“天宮”可發短信
華商報:在天宮一號飛行器的實驗艙里有個臉盆狀的東西,承擔地面與天宮一號的數據傳輸作用,它是什么?
朋毅:這是天線控制中樞,作用有點像我們常見的路由器。它承擔了指揮和控制天宮一號各天線工作的作用,是向天宮一號上各天線發出命令的中樞控制系統。當天宮一號目標飛行器有效載荷開通之后,它將指揮和控制天宮一號各天線的工作情況。它看上去不起眼,如果一旦失靈,地面就找不到天宮一號,天宮一號也找不到地面。
華商報:天宮一號中的“儀表控制器”等設備都來自貴院,據說很人性化。
張赤萍:天宮一號目標飛行器的儀表控制器應用軟件是按照載人飛行的要求來設計的。在后續的載人飛行中,航天員可以通過儀表控制器這樣一個人機界面實現對整個目標飛行器的全盤掌控。在天宮一號飛行過程中,它像是航天員的“超級智囊”。
我們給天宮一號的儀表盤設置了專用的觸摸鍵盤,其中還有彩色地圖、姿態地圖等,其中提供了宇航員所需要的所有數據,可以說是智能化的操作系統。如果有故障,就能實現語音報警,宇航員還能通過該系統與地面對話,甚至還能給地面發短信、發郵件,這些軟件還可以根據地面指令進行升級。本報記者王衛平
大腦心臟都是西安造
多個發動機調整姿態對接神八
發射天宮一號的發動機是目前國內可靠性最高、推力最大的發動機,已達國際先進水平。參與研制的中國航天科技集團公司第六研究院是國內唯一一家液體火箭發動機研發制造單位,在此次天宮一號的飛天對接工作中提供全部動力支持。
航天六院質量技術部部長、研究員級高級工程師、液體火箭發動機專家郭國長介紹,這次的任務主要分為兩個階段,先是把天宮一號送入預定軌道,再實現神舟八號與天宮一號的對接。整個過程所需動力都是由航天六院提供。
天宮一號目標飛行器、長征二F運載火箭的所有動力都是航天六院所提供。長征二F運載火箭的一二級發動機及助推發動機都是由航天六院下屬的在西安的單位設計、生產、實驗提供的。天宮一號目標飛行器的動力系統由航天六院下屬的上海空間推進技術研究所提供。
郭國長說:“我們建立了一整套質量保證體系,從設計到原材料進貨等整個過程,全面控制。在實際操作中,每個步驟都要有記錄,對安裝完成后看不見的地方,要有錄像和照片資料。制造發射天宮一號火箭發動機的各種記錄資料已達1米多。”
天宮一號四面八方都安裝了大小不同的多個發動機,在與神舟八號對接時,需要根據要求,分別啟動不同方向的發動機,高度不夠,再往上推點;位置不對,再啟動其他發動機調整姿態。我們的發動機可以讓天宮一號根據地面指令,前后左右變化姿態和位置,以達到最佳姿態。本報記者 王衛平
“天宮”兩“大腦”一個壞了另一個頂上
如果把天宮一號比做人體,里面的計算機系統就是人的大腦。而這個“大腦”的生產單位就在咱西安——航天九院771研究所。該所為天宮一號配套研制了箭載計算機、數管分系統中央處理單元、醫監電源變換裝置及24個品種、2000只高水平的集成電路和混合集成電路等配套產品。
運載天宮一號成功飛向太空的是改進型長征二號F運載火箭。2005年9月,改進型長征二號F運載火箭立項,憑借在長征二號F運載火箭中的優異表現,771所承擔了改進型運載火箭箭載計算機、故障檢測處理器和逃逸程序控制器等箭上設備的研制任務。
與前期不同的是,改進型運載火箭對整箭的可靠性提出了更高要求,分配給各配套設備的可靠性指標相應提高。771所總工程師唐磊介紹:“說白了,這些產品就是火箭的大腦,控制火箭的飛行姿態、飛行軌跡,保證天宮一號能送到預定軌道。”
除為火箭造“大腦”外,771所研制配套的核心設備中央處理單元,是天宮一號電子系統的核心設備,“這是天宮一號的大腦。”唐磊說。這一大腦能接收地面命令,再分發給天宮一號各分系統,并收集各分系統執行情況和參數。“遇到問題,自己能處理,‘大腦’就發指令,處理不了會把問題發回地面,再接收來自地面的指令。”唐磊說。為確保“大腦”的可靠性,在設計中采用了雙機冷備份計算機系統,即當其中的一臺出現故障,另外一臺計算機會自動加電,切換為工作狀態,正常執行任務,使可靠性有了數量級的提升。本報記者 馮強 王衛平
直徑4毫米的導管也要做“胃鏡”
昨晚,在西安航天六院報告廳,老中青三代航天專家齊聚,共享天宮一號發射的激動時刻。
參與天宮一號發動機總裝的航天六院下屬西安航天發動機廠的郭更玉介紹,為確保天宮一號發射成功,此次又增加了加嚴措施,比如對發動機導管的檢查,發動機有上百條導管,有的有1米多,有的有30多厘米長,而外徑最大的有102毫米,最小的內徑只有4毫米。以前對導管一般是看、拉、摸等措施,確保導管內無任何雜質,此次則要求更加嚴格,為每條導管做內窺鏡,類似于給導管做“胃鏡”,連導管內細小灰塵都能看清楚。
67歲的火箭動力專家劉文勤說,如今的航天事業的成就是幾代人共同努力的結果,他也希望年輕人能夠接好班,把我國的航天事業推向更高,這次天宮一號的升空及之后的神舟八號與其對接,我國也將成為世界上第三個掌握空間交會對接技術的國家。
航天六院黨委書記黃亮說,航天六院多年來自主創新、奮戰在動力戰線上,為天宮一號提供可靠的“心臟”、可靠的動力。
專家們介紹,天宮一號升空目前難度并不大,下一步神舟八號與天宮一號的對接將是最為關鍵的,不能出現絲毫差錯,對接成功將為我國在太空建立航空站打下堅實的基礎。
據了解,下一步神舟八號、九號、十號的動力系統也由航天六院提供。本報記者 周艷濤
發射成功,西安航天六院多功能室歡呼聲一片,大家揮舞手中的國旗,興奮洋溢在臉上。
