上天的事,為什麼要用船?

說起火箭發射,相信大家腦海中首先就會想到倒計時與點火發射的場景,而每次火箭發射之前所要進行的准備工作通常不那麼容易引起人們的關注。但有細心的讀者可能會注意到,每次我國火箭發射之前,都會有「遠望船出發」這樣的新聞,而它也是保證火箭能夠上天的重要一環。

那麼有人就會有疑問了:上天的事,為什麼要用船呢?下面就讓我們一起來了解一下測量船,以及中國測量船遠望號和它執行的校飛任務。

航天測控的「千里眼」與「風箏線」

從人類開始探索宇宙起,航天測控網就一直發揮着重要作用。航天測控能夠對運行中的航天器(運載火箭、人造地球衛星、宇宙飛船和其他空間飛行器)進行跟蹤、測量和控制。

而測量船是航天測控網中的重要組成部分。與陸地測量站相比,測量船可在廣闊的大洋上靈活選點布站、機動應急測控。測量船既是「千里眼」,又是「風箏線」,因為它不僅能夠測量飛行器軌道,也能夠發送控制指令,遙控衛星進行變軌、姿態調整、太陽能帆板展開等動作。

上天的事,為什麼要用船?

乘風破浪的遠望6號測量船 圖片來源:作者提供

但同時,在海水涌動、船體擺動、天線晃動、目標移動等復雜條件下進行航天測控,技術難度又遠遠高於陸地。因此,測量船要求具有較好的低速航行及機動性能,較大的續航力和自持力。

世界上第一艘航天遠洋測量船是美國的「阿諾德將軍號」,於1962年下水。此後,蘇聯與法國也建造出測量船。上世紀60年代,我國開始發展遠程運載火箭和地球同步衛星,本土的測控網不能滿足飛行試驗要求,航天遠洋測量船應運而生。1978年,以毛澤東手書、葉帥的七律詩《遠望》命名的遠望一號、二號船鍛造出爐,遠望號測量船也成為我國航天測控網的重要組成部分。從此,我國成為繼美、蘇、法之後第四個擁有航天測量船的國家。

四十年來,遠望人不斷開拓進取,勇攀科技高峰,相繼完成了從無到有、從火箭測量到衛星測量、從單一測量到綜合測控、從衛星測控到載人航天器測控通信、從地球軌道測控到月球軌道測控、從單目標到多目標測控遂行多樣化試驗任務等七次重大跨越。

而今年已經多次完成海上測控任務的遠望6號船,於今年年初在東海某海域圓滿完成慣導精度鑒定和海上綜合校飛任務。

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遠望6號船 圖片來源:作者提供

測量船的校慣導與校飛

遠望號船長期出海,為確保船舶安全,及時對船上設備進行更新換代,每過十年科技人員就要對全船進行一次大修。而海上綜合校飛則是遠望船大修過後提升船舶可靠性與測控精確度的重要工作。只有完成了綜合校飛,遠望號船才能取得海上測控「資格證」,更好地發揮自己的作用。

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遠望6號船准備離開碼頭 圖片來源:作者提供

在正式校飛前,首先要進行測量船慣導精度鑒定,檢驗船姿船位系統性能。因為在海上測控過程中,測量船需要綜合考慮船舶航行、顛簸搖晃、船體變形等多種因素的影響,而慣導設備是校準各項誤差、影響最終測控精度的重要設備之一。

慣導精度鑒定由測控系統船姿船位組承擔主要任務。同時,氣象預報、中心機、網信、常規保障設備等多系統,以及平台慣導、捷聯慣導(含衛星導航)、光電經緯儀、變形測量系統等多套設備也會參與進來,考察各系統的配合與各設備運行的穩定程度。經過鑒定的遠望6號船能夠擁有準確的時間和位置基準,對順利執行海上綜合校飛打下了堅實基礎。

接下來就是海上綜合校飛,校飛是指使用裝有專門校驗設備的飛行校驗飛機,對導航、雷達、通信等設備進行檢查與評估。測量船的校飛包括性能校飛與精度校飛兩項。

性能校飛項目包括對測量船的跟蹤性能、引導功能、船搖隔離度、測星校航向能力、數據傳輸處理能力的測定。通過測試,能夠發現設備的動態性能、工作方式及其轉換,以及設備之間的工作協調性中存在的問題,從而進行校正。

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船員們進行天線結構檢查 圖片來源:作者提供

精度校飛主要檢驗設備在不同工作模式、動態條件下的跟蹤測量精度,同時利用標校衛星開展衛星校飛。參與考核的設備包括船載S頻段、X頻段、C頻段測控系統、船姿船位系統中的光電經緯儀以及其他船載設備。

性能校飛和精度校飛互為補充,二者配合,能夠充分驗證各種測控設備是否滿足任務要求。性能校飛項目包括最大工作范圍和保精度工作范圍,類似於電壓表的量程和最佳測量范圍。而精度校飛則類似於測試電壓表指針的靈敏度,主要考驗各分系統不同模式下測量時的誤差。性能校飛可以為精度校飛提供相應的保精度跟蹤范圍,同時還可以獲取高、低仰角下的測量精度,精度校飛獲取的數據則可以印證性能校飛的有效性。

挑戰極限的遠望6號

遠望號在實際的海上測控中,總是伴隨着氣象多變、海況惡劣等意想不到的困難和挑戰,因此在校飛過程中,遠望6號船會盡可能模擬各種極限情況,錄取設備在不同工作狀態、不同組合下的試驗數據,以此來全面檢驗測量設備性能,評定測量設備精度。比如遠望6號船會將校飛任務與船搖隔離度檢查相結合開展,通過減搖鰭讓船產生了8度左右的晃動,以此來模擬大風浪條件下的測控。這讓整個校飛過程都充滿挑戰,但同時也為未來執行任務提供了保障。

上天的事,為什麼要用船?

校飛期間,遠望6號船進行休整 圖片來源:作者提供

除了檢驗新設備、新技術外,海上綜合校飛也同樣檢驗着所有的參試人員。停航近兩年,此次隨遠望6號船出海的科技人員中有50多人是首次上崗。根據這一情況,在航渡過程中,遠望6號船充分發揮技術民主集智攻關,定期召開試驗總體技術例會,全面開展調試測試,嚴密組織聯調演練,最後經過統一考核,全體人員通過崗位參試能力評測,取得崗位資格認證,並在校飛中錘煉了各項能力素質。

上天的事,為什麼要用船?

校飛期間科技人員核對數據 圖片來源:作者提供

經歷了設備的檢驗、系統的調配、人員的磨合,遠望6號在今年已經完成了以北斗三號為代表的四次海上測控任務,如今他已於11月13日再次遠征大洋,在此期間它將在印度洋和太平洋等多個海域完成多次海上測控任務。待它歸來時已是2021,最後讓我們祝福遠望6號船一帆風順,早傳捷報!

來源:cnBeta