OB电竞:五院502所飞船班组:一张白纸起步27年画就载人航天GNC精彩轨迹

发布时间:2022-07-21 06:18:43 作者:ob欧宝体育直播 出处:ob欧宝下载 字号

  这到底是一支什么样的团队,能在一张白纸上,用27年的智慧编织梦想,从成千上万的信息流和代码中“抽丝剥茧”,先后参与攻克了返回控制技术、自主故障诊断技术、应急救生技术和交会对接控制技术等,让太空漫步、太空之吻和建设中国人自己的空间站变成现实。这就是502所第一研究室的飞船班组——一支仅有19人、但肩负载人航天工程重任的战斗队伍。

  当面对鲜花和荣誉时,班组长冯烨谦逊地说:“能承担这样一份神圣使命,本身就很光荣。能不负众望圆满完成这项任务,更是光荣。”

  那时,载人航天工程刚刚正式启动两年。尽管我国已经掌握了大推力火箭和返回式卫星等基础技术,但载人航天这个“天字一号”工程,却几乎是从零开始。即便如此,中国航天人还是大胆提出了一步跨越国外近40年发展历程设计制造飞船的设想。

  在飞船系统中,GNC分系统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,也就是决定飞船该如何运动、如何返回。对于飞船班组来说,当时技术上处于初级阶段,可以说是白纸一张,只有美国和俄罗斯掌握飞船GNC技术。从哪里入手?一时间,研制人员有劲使不上,就像“老虎吃天——无处下口”。

  “回首过往,在当时的技术状态条件下,飞船GNC分系统的研制历程异常艰辛。”副组长刘贺龙说,在复杂系统的设计上,很多技术都是第一次,可继承的技术很少。

  可以说,GNC技术的从无到有是靠人和时间堆砌起来的。飞船班组在艰难中起步,为中国的飞船设想按下了启动键。

  讲到班组的历史,刘贺龙提到,最初计算机技术落后,大部分计算和数据判读需要人工完成。时年50多岁的班长王南华就带领十几个组员不分昼夜地做设计、计算、测试,半年时间吃住在单位,即便到了发射场,都还在编写控制软件。“痴迷工作”是飞船班组成立之初的真实写照。

  没有理论基础,就从头开始搭建、摸索,这其中涉及的技术和难关、付出的艰辛常人难以想象。终于,在继承我国返回式卫星控制系统成熟技术的基础上,该班组拿出了我国第一个具有制导、导航和控制全部功能的GNC系统,并且能够做到“一重故障正常,两重故障安全”,确保航天员的安全。

  2003年,神舟五号飞船载着中国第一位航天员杨利伟飞上太空。21个小时不长,但却让中国成为继苏联和美国之后第三个将人类送上太空的国家,这也是我国第一次真正意义上的载人飞行。

  倘若说神舟飞船第一代GNC系统是要攻克返回控制技术,那么第二代GNC系统则是要攻克交会对接技术。

  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。为了在地面验证其性能,从2007年到2011年,飞船班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试验。大家都有一个共同的信念:尽快掌握交会对接技术,又快又好地完成国家交给的任务。

  “阿拉善的冬天特别冷,白天冒着严寒测试,晚上几个人挤在临时搭建的帐篷里互相取暖。在挂飞试验中,我们也只能坐在机舱内判读测试数据,颠簸得头晕恶心。”冯烨回忆。

  2011年11月3日,天宫一号和神舟八号上演了首次“太空之吻”,对接精度比设计要求高了近10倍,性能指标达到世界前列,标志着我国首次掌握了空间交会对接GNC技术。

  那一刻,北京航天飞行控制中心的飞船班组团队成员激动地抱在了一起。“当看到交会对接的精度时,大家都非常激动,五六年的辛苦付出值了,后续工作的信心也更足了。”时任飞船班组组长、如今担任货运飞船GNC主任设计师的刘宗玉回忆起当时的场景,仍然难掩激动。

  同样是在一张白纸上“作图”,但相比第一代的“火耨刀耕”,现在的他们有了快速仿真技术、虚拟测试平台等现代信息技术的支持。班组成员郝慧这样描述他们的工作:“通过仿真设计,提出指标和要求,形成任务书,然后把任务书变成一个个产品,通过充分细致的测试、试验验证使设计迭代。”正是因为这些严丝合缝的试验与测试验证,才有了神舟八号和天宫一号的精准对接。

  历数往昔,从一张白纸到胸有成竹,从初出茅庐到行业标杆,飞船班组在我国飞船GNC技术领域确立了不可替代的地位。

  我国在太空探索的道路上从未止步。经过长达20余年的型号验证、技术积累、人才储备,飞船班组终于在新的时期迎来了大展宏图的机会。

  以往,中国载人飞船在轨道上的飞行和飞行过程中的轨道调整,要依靠船上的GNC系统和地面测控的指令配合完成。这是一个半自动流程:首先需要由地面测控人员对飞船进行测定,确定其轨道及运行位置,然后通过测控系统把有关数据远距离注入GNC系统控制器中,由其进行实时的导航计算,从而实时获得飞船飞行过程中的位置信息。

  “这种方法不仅在轨道控制实施前需要大量的时间和工作量,还要通过地面计算再向船上发送控制指令,流程复杂,人员配备多。”刘贺龙表示,随着任务越来越复杂,自主化和智能化就成了当务之急。

  敢想敢为,大胆去做。中国新一代载人飞船采用的是全新的自主轨道控制技术,支撑其“自主”功能的正是飞船GNC分系统,该系统在自主、智能方面向前迈了一大步,这是502所在GNC领域新的骄傲。

  简单来说,就是“飞船大脑”不仅知道飞船现在处在什么位置,而且还知道将要去哪里,走哪条路能更快到达目的地。有了这些技能,新一代飞船的GNC系统便可以不依赖地面,独立控制飞船飞行,即实现了从半自动到全自动的巨大转变。2020年5月8日,新一代载人飞船试验船成功返回,返回落点精度创下新高。

  2021年,空间站核心舱的成功发射拉开了我国空间站建设的大幕。作为航天员往返和货物补给的首要载体,神舟飞船和货运飞船的发射频次迎来了新的高峰。“以前5~8年发射一艘,现在平均一年就要发射4~5次,重大型号密集发射,这是我们以前从未面对过的局面。”冯烨坦言。

  批产化交付、快速化验证是飞船班组目前的工作重点之一。研制团队在新的时期开始探索新的研制模式。他们拿出了高精度、高可靠、符合工程约束的GNC系统方案:让飞船自主定位、自主快速制导,同时将复杂的算法和远距离引导技术工程化。那么,这项智能技术究竟对航天员有哪些影响?

  “从发射到对接,航天员都在飞船里,原来需要3天时间,现在只需要6.5小时就到‘家’了。”刘贺龙说,飞船从入轨到对接的时间缩短了很多,很大程度上提升了航天员的舒适度。

  在工作策划中,飞船班组还重点针对班组运行中产生的人员工作时间、精力等软成本和测试设备、工具等硬成本进行控制管理。为提质增效,飞船班组准备了“三板斧”:一是“通用化的设备”,通过产品状态通用化和研制流程去任务化,使测试工作的效率大大提高;二是“自动化的软件”,通过自动化数据判读工具将人员从繁杂的工作中解放出来,降低人力成本;三是“专业化的团队”,建立专业人才队伍,让测试员在重复操作中形成核心专业能力,提升技术状态控制能力和工作效率。

  “以前飞船是单一定制的,如果这个型号结束了,这个设备就被淘汰了。但通用化一体化的地面设备,只需要稍作改动,就可以应用到另外一个型号上,降低经济成本。”货运飞船GNC测试负责人、班组成员王瀛介绍,各型号按规范设计,不用花更多人力去调试设备,从整体上既可以减少设备、平台的投产需求,又易于提升设备、产品的质量。

  王瀛职业旅程的起点始于2010年。那年,初来乍到的他看着前辈挂满一墙的荣誉,心想:前辈取得的荣耀并不等于我们后辈头上的光环。那时,他只想把工作做好,用行动践行自己的初心。

  对于新人的培养,飞船班组为优秀人才的脱颖而出开辟了多条“快车道”:将型号研制与人才梯队建设有机结合,将专业化分工与员工特长结合,通过合理岗位分工、定期岗位评估、动态岗位配置,不断探索和实践“并”式纵横人才培养模式,培养一专多能的创新人才,助推青年成长。

  “我在组里工作,班组长率先垂范,他不像保姆式的家长,而是会启发我们,通过传帮带,言传身教,结合我们的专业和兴趣,分配适合我们的工作任务。”王瀛表示,飞船班组坚持“岗位与特长结合、新人与老人结合、指导与实践结合”的模式,促进新员工迅速融入岗位。

  光学类、机电类、电子类、软件开发……飞船GNC分系统涉及的知识很广,这些年为了工作需要,王瀛通过自学不断应对工作中遇到的新问题,掌握机械、电气、软件等多方面知识,为此他开起了玩笑,称自己是“既能做设计师,又能做搬运工的‘杂家’”。

  2012年5月,神舟九号飞船的数据测试按规程有序进行。试验队员们各司其职,忙而不乱,大家正在一步步向最后的成功迈进。突然,陀螺的测试数据显示异常,此时距离飞船进入发射场还不到一个月,测试现场陷入一片寂静。

  “数据发生了微小的变化,这不是我们想看到的。如果是惯性导航有问题,会影响发射和交会对接。”面对即将迎来的我国首次有人交会对接的考验,大家快速调整状态,沉着应战。飞船班组迅速组织问题排查,有序推进故障分析。“当时我们所有人都是一心想着快速、准确地解决问题,不能让交会对接任务受影响。”冯烨回忆,最终飞船班组准确定位并成功解决了问题,没有对后续工作产生影响。

  此外,创新是飞船班组不断发展和前进的动力,他们努力在思想理念、技术水平、管理机制等方面去提升创新能力,这一点在他们别具一格的团建上得以体现。

  “长时间的外场试验,长时间的发射任务,长时间的同吃同住,不是兄弟,但胜似兄弟”,这就是飞船班组团建的真实写照。

  团队成员利用这段时间,把自己熟悉的专业知识与他人分享。他们不断营造“人人学、时时学、处处学”的氛围,鼓励在学习中创新、在创新中学习,激发员工的学习热情和创新热情。“大家都乐此不疲,我觉得是源于对知识的渴望吧。”王瀛说。

  使命因艰巨而光荣,新一代载人飞船GNC分系统研制已经启动,工况更复杂、条件更苛刻、自主性要求更高、系统资源约束更强。面对新时代新征程,502所飞船工程组将积极践行“三高”要求,做一流的研究,图一流的发展,当一流的驭船手,以时不我待之精神勇攀科技高峰,努力为祖国航天事业发展再立新功。