唐歌实解读天宫一号发射新特点

    时 间：2011年9月30日 14:30
    嘉 宾：测控通信指挥部成员、北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术国家级重点实验室主任 唐歌实
    简 介：天宫一号已经发射成功了，本次发射与以往相比有哪些新特点？对航天测控通信指挥提出了哪些新的挑战？中国访谈邀请到北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术国家级重点实验室主任唐歌实为您深入解读。
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  • 唐歌实解读天宫一号发射新特点 

活动描述

  • 时 间：2011年9月30日 14:30 嘉 宾：测控通信指挥部成员、北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术国家级重点实验室主任 唐歌实简 介：天宫一号已经发射成功了，本次发射与以往相比有哪些新特点？对航天测控通信指挥提出了哪些新的挑战？中国访谈邀请到北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术国家级重点实验室主任唐歌实为您深入解读。

文字内容：

  • 中国网:

    唐主任您好！欢迎您接受中国网的采访，这次交会对接任务相比于其他的飞控任务来说有什么新的特点呢？

    2011-09-30 14:40:49

  • 唐歌实:

    这次交会对接任务比起以往的任务，最大的特点有三个方面：第一，航天器轨道确定和预报的精度要求高。第二，轨道控制精度和应急处置的过程要求高。第三，因为是两个目标协同工作，所以双目标协同控制的飞控难度大。主要是这三个大的方面。

    2011-09-30 14:41:45

  • 中国网:

    我们从刚才您的回答中听到了要求高，难度大，能否把您刚才介绍的这三个特点再具体解读一下。

    2011-09-30 14:42:16

  • 唐歌实:

    应该说第一个方面就是对航天器轨道确定和预报的要求高，是指咱们这次天宫一号发射上去以后，我们要经过一个多月的运行，通过它的自然衰减，尽量靠它的自然衰减达到目标的原轨道。在入轨的时候，升轨控制轨道高度要预估，在空间天气变化比较剧烈的情况下，我们要把衰减的量预估准，这个精度要求高。

    第二，在交会对接过程中，两个航天器的运动过程，要把两个轨道控制到同样的轨道高度，同样的轨道面，使它们都在7.8公里/秒的速度上，控制到基本同等的速度来交会对接，这个对轨道确定和预报的精度要求高。

    2011-09-30 14:42:29

  • 中国网:

    刚才您谈到一个词叫做自然衰减。

    2011-09-30 14:42:48

  • 唐歌实:

    靠大气阻力自然衰减。

    2011-09-30 14:43:02

  • 中国网:

    这是不是为了减少天宫一号能源的损耗，也是最大程度实现它保留能源的目标？

    2011-09-30 14:43:11

  • 唐歌实:

    对。我们要使它达到一个最合适的轨道，到我们需要交会对接的时候，正好在我们要的轨道高度上。

    2011-09-30 14:43:26

  • 中国网:

    您说的第一个特点还有一个词叫做“定轨预报”，这个词对很多观众朋友来说很陌生，您能解读一下吗？

    2011-09-30 14:43:33

  • 唐歌实:

    定轨是指航天器运行有一个轨道，定轨是确定这个轨道，确定的目的是要知道航天器在几点几分几秒，准确在什么时间、什么位置、运行速度是什么？然后，要预报通过这个状态，预报它今后，比如说两天以后在某一个具体时刻达到什么位置，什么速度。

    2011-09-30 14:44:05

  • 中国网:

    那么这个定轨预报是在地面就开始了，还是在升空以后开始的？

    2011-09-30 14:44:13

  • 唐歌实:

    火箭和天宫一号分离以后就开始了。

    2011-09-30 14:44:22

  • 中国网:

    这是您说的第一个特点，第二个特点是什么？

    2011-09-30 14:44:30

  • 唐歌实:

    第二个特点主要是轨道控制方面的。轨道控制精度要求高，应急处置难度大，是指我们天宫一号和飞船的对接任务，两个航天器的控制，仅仅远距离的导入控制就有19次，这比以前我们一般的飞船任务控制的次数要多得多。再说控制精度，远距离导入这个过程，我们要经过好几次控制，就是要控制到同样轨道面，同样轨道高度，这个精度要求也非常高。

    2011-09-30 14:44:39

  • 中国网:

    我们了解到这次天宫一号的发射，首先要对接的是神舟八号。可以说，天宫一号在发射以后，要进行变轨，才能和神舟八号进行对接，对接以后还要再回到原来的轨道，相比于以前的飞控来说，复杂很多。

    2011-09-30 14:44:49

  • 唐歌实:

    对，这个轨道控制过程很复杂，一会儿衰减下来，一会儿控上去，衰减的过程还要考虑两个航天器相位轨道面的关系，还要考虑它的圆滑程度，几个方面都要考虑周到，这样才能保证飞船发射出去以后，能够很顺利的和天宫一号对接上。

    2011-09-30 14:45:00

  • 中国网:

    我们知道天宫一号和神舟八号在太空的飞行速度都非常快，两个飞行这么快的物体在太空实现对接，还有哪些技术要求？

    2011-09-30 14:45:08

  • 唐歌实:

    主要就是刚才说的轨道确定与预报和轨道控制。

    2011-09-30 14:45:20

  • 中国网:

    这两者的速度是要越来越慢，达到零，还是要追求一个相对的速度？

    2011-09-30 14:45:32

  • 唐歌实:

    它们本身的运动速度是7.8公里/秒，运动速度非常快。我们要把它控制到两个航天器都在基本上同样的速度运行，最后慢慢接近接近，接近到相对速度几乎就是零，对接上以后，再把它锁紧，这样就把它组成一个整体。

    2011-09-30 14:45:53

  • 中国网:

    其实很多观众在问一个问题，天宫一号在太空多次这样变轨，它的能源来自于哪里？

    2011-09-30 14:46:15

  • 唐歌实:

    一是它带着燃料上去，另外还要靠太阳能帆板，接收太阳光发电。这个在很多控制上需要一些结构操作，电，燃料剂、氧化剂、这些能源都是从地面带上去的，便于接收阳光能源。

    2011-09-30 14:46:26

  • 中国网:

    因为我们平常接触太阳能的东西也很多，但是有些人在考虑了，多次变轨，太阳能占多大比重呢？

    2011-09-30 14:46:34

  • 唐歌实:

    可以这么说，如果没有太阳能，即使带了燃料上去也没有用，因为它很多控制需要用电，没有电什么都做不成。所以，太阳能不在乎它占多大的比重，而在于它的重要性。

    2011-09-30 14:46:42

  • 中国网:

    这是第二个新特点。第三个是关于“难度大”这个关键词了，您能给大家详细解读一下吗？

    2011-09-30 14:46:48

  • 唐歌实:

    主要就是说两个目标协同控制难度大。这两个航天器在发射之前，我们对它们轨道的发射时刻就进行了大量的设计和规划，保证它们两个发射上去以后能顺利对接。天宫一号和神舟八号的发射，这两个轨道的发射时刻、发射窗口是相互制约的。这个制约表现在一个是发射以后，两个轨道要基本在同一个轨道面上。还有两个航天器相对的夹角要在一个预定的夹角，我们定的是88.5度的夹角范围，达到这么一个夹角以后，我通过设计的飞船远距离导入控制，再把这个夹角弥补过来。弥补过来以后，正好轨道面在同一个轨道面上，正好走在同一个位置上。所以这个协同控制，是属于轨道控制方面的两个目标协同控制。

    2011-09-30 14:46:57

  • 唐歌实:

    另外还有一个是两个目标接近的时候，信息相互传递，天宫一号要传给飞船的信息，飞船要传给天宫的信息，两者还要对话，还要相互观测，同时还要根据测量的结果进行控制，最后达成一个完整的整体，这种协同控制难度比较大。

    2011-09-30 14:47:06

  • 唐歌实:

    另外，地面有两套软件在控制两个航天器。这两套软件，天宫一号上去的时候，我们一号软件在执行任务，马上神舟八号的软件，各种试连就要开始了。到神舟八号发射的时候，这套软件和另一套软件的对接，地面软件系统的对接，也应该是一个协同难度非常大的工作。这个软件有成千上万的语句和接口，相互之间一个错误都没有，把它对接上，这个难度也是非常大的。

    2011-09-30 14:47:21

  • 中国网:

    据我们了解，两个飞行器在太空的对接，要求时间掌握非常准。包括之前说天宫一号的发射时间有一些推迟，这会不会影响两个飞行器在太空的对接呢？

    2011-09-30 14:47:23

  • 唐歌实:

    有一定的影响，但是这个发射窗口是我们事先都规划好的，天宫在哪些时段可以发射，能够保证我们的神舟八号发射时刻基本上不变，我们刚才说了，窗口相互之间约束的这种规划有了很长时间，要把它规划得非常好。只要我在我选定的窗口范围内，我就能保证两个航天器的发射窗口能够协同。

    另外刚才说了，天宫一号自然衰减到神舟八号交会对接时的轨道高度，我发射的早了，衰减的时间长，轨道可能抬得更高；我发射的晚了，衰减的时间又不一样了。预估衰减量，要通过对空间天气、大气环境的考量，这方面有一些差异，其他都是问题不太大的。

    2011-09-30 14:47:35

  • 中国网:

    对于很多网友来说，感觉这个时间的掌控是很难的一件事情。因为天宫一号在发射的过程中要受到大气的摩擦，以及太空中的一些摩擦，这是不是会影响它的飞行速度，这有一个变数，咱们怎么掌握它的飞行状况呢？

    2011-09-30 14:47:45

  • 唐歌实:

    估计大气衰减，是一个世界性的难题，就像天气预报一样，你现在看到天知道天好不好，有些时候你要预报两小时以后的天气，都不好预报。对空间天气的估计，和对大气衰减的估计，是一个类似的比喻，这个难度比较大，风险也比较大。但是，对这种估计值，靠自然衰减，后续还会有一些补救的措施。比如说我估计的高了，等它衰减到一定时候，在调向和后面圆滑的时候，有可能会稍微降一点点，如果我估计的低了，后来往上抬一点。这后面是有补救措施的。

    2011-09-30 14:47:55

  • 中国网:

    其实在我们看直播的时候，我们也会听到测控中心传出的一些数据，在电视和其他媒体中呈现，您作为专家来说，能否指导一下我们的观众在看天宫一号发射的过程中，到底需要关注哪些点？因为它非常精彩，但是时间太短，观众需要在整个直播过程中看哪些数据，看哪些时间段？

    2011-09-30 14:48:06

  • 唐歌实:

    要看的时间段很清楚，天宫一号发射肯定要看，飞船发射肯定要看，最重要的是天宫一号和飞船对接的时候一定要看，最后飞船返回也应该看一看。

    2011-09-30 14:48:19

  • 中国网:

    这么来说，如果天宫一号发射成功，接下来神舟八号的发射时间和发射准备就显得相当重要了，我想问一下，现在对神舟八号的发射，咱们做了哪些准备？

    2011-09-30 14:48:28

  • 唐歌实:

    应该说，以前天宫一号定在8月底发射的时候，我们还有一点余地，等天宫一号发射上去了以后，再来调整我们神舟八号的一些飞行程序和软件，这次天宫一号发射推迟以后，我们做了一些工作上的调整，在前期已经为神舟八号做了大量的准备工作。到目前，基本上是神舟八号的大部分工作已经准备就绪，天宫一号上去以后，神舟八号就剩一些细节的工作，再和整个系统磨合好了，神舟八好就可以发射，已经没有重大的工作需要留在天宫一号发射以后去做。

    2011-09-30 14:48:40

  • 中国网:

    还有最后一个小问题，就是在观看直播的时候，很多观众对倒计时这十秒钟非常关切。我想问一下，倒计时十秒钟的时候，测控部门在负责哪些环节？

    2011-09-30 14:48:49

  • 唐歌实:

    咱们整个测控部门，各个测控站、测控船都在准备上，特别是航续上的测控站都在准备观测。我们飞控中心，所有的软件状态都是在等待这个T0的到来，T0到来以后，很多软件就开始启动，我们开始监测各种数据，计算弹道，计算后面运行的轨道，监视相关的遥测参数，应该说倒计时也是非常紧张的时候，就是咱们整个软件系统要确保它正常收到T0，收到T0的时候，软件正常启动。

    2011-09-30 14:48:58

  • 中国网:

    咱们的观测已经遍布全球了，像这么一个范围广的观测点的设置，咱们测控部门如何做到统筹呢？

    2011-09-30 14:49:10

  • 唐歌实:

    测控网的优化其实也是这次任务的一个难点。以前测控网点比较少、测控资源少的时候，相对来说规划测控网简单一点，现在是陆上站、海上船、天上的中继，几个方面一起作用，就涉及到一个多种数据怎么应用、多种手段怎么使用、怎么规划的问题。实际上，这在咱们整个测控任务规划和我们中心软件规划里，是一项很重要的工作。我们做了大量的工作，这里面有很多细节的东西。

    2011-09-30 14:49:21

  • 中国网:

    感谢您接受中国网的专访，谢谢！

    2011-09-30 14:49:28

图片内容：

视频地址：

    http://mp4.china.com.cn/flv/olderDataft/olderDatazjxz/2011-09-30-tgft1_1317369214.mp4

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  • 测控通信指挥部成员唐歌实接受中国网记者采访

    中国网 胡迪

  • 轨道控制过程很复杂

    中国网 胡迪

  • 测控网的优化其实也是这次任务的一个难点

    中国网 胡迪

  • 目前，基本上神舟八号的大部分工作已经准备就绪。

    中国网 胡迪