刘世勇谈神八“远距离导引”_中国访谈

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刘世勇谈神八“远距离导引”

活动描述

时间：2011年11月1日14：00 嘉宾：北京跟踪与通信技术研究所航天测控室工程师刘世勇简介：9月29日，我们共同见证了天宫一号的成功发射，这次我们共同见证神八的升空和它与天宫一号的“太空之吻”，北京跟踪与通信技术研究所航天测控室工程师刘世勇接受中国网的专访，对这次发射进行解读。

文字内容：

中国网:
“中国访谈，世界对话”，欢迎您的收看。我现在是在北京航天飞行控制中心，在9月29日我们成功见证了天宫一号的成功发射，我们今天见证的是神舟8号的升空，以及它与天宫一号的“天空之吻”。今天我们非常荣幸地邀请到了北京跟踪与通信技术研究所航天测控室的工程师刘世勇，请他对此次发射做一个解读。

很高兴您能接受中国网的采访，首先请您先跟中国网的网友打声招呼。

2011-11-01 12:58:25
刘世勇:
中国网的网友，大家好，我是北京通信与技术研究所工程师刘世勇，很高兴接受中国网的采访。

2011-11-01 12:59:44
中国网:
谢谢您！我们知道天宫一号已经在太空中飞行30多天了，在这个过程中，我们对它进行了怎样的变轨控制？

2011-11-01 13:02:08
刘世勇:
这个过程比较长，首先入轨的时候，我们通过两次变轨把它抬到一个比较高的圆轨道上，之后的日子主要做了调相的工作。什么意思？就是调整天宫的相位，这个相位是相对于飞船的角距离，并且要调整高度、偏心率，这是为了将来飞船升空以后对接创造良好的条件。

到了临近发射的时候，我们又对它的高度和偏心率做了一个轻调，这是天宫在整个任务期间所完成的一个事情。

2011-11-01 13:02:17
中国网:
您是主要负责远距离导引的，关于远距离导引这个词对于网友来说有些陌生，您给大家解读一下是怎样的名词？它是一个怎样的过程？

2011-11-01 13:02:32
刘世勇:
远距离导引肯定是在远距离做的事情，天宫刚入轨的时候，飞船和天宫的距离实际上是相当远，这个时候它们肯定彼此是看不见的，但是在地面上两个飞行器是我都可以看见的，这个时候就需要地面对两个飞行器测量，然后对飞船控制，相当于为它们两个做牵线搭桥。

远距离导引的目的就是把它导到一个近的距离上，方便它们俩自己去完成后续的工作。如果说我们远距离导引完成的不好，将来到了飞行距离比较近的时候，飞船有可能看不到目标，有可能看到了控制不住。假如我们开车在街上，突然看到街边有一个熟人，这时候你要突然停下来想和他说句话就很费劲，但是如果这个时候你是骑自行车难度就小一点，如果是走路就没有难度了，你只管走过去跟他聊天，很舒服。我们远距离导引也是这个目的，把它导引到舒服的位置上，当飞船看到天宫的时候，它就能有一个很舒服的姿势或者状态，然后跟它更近距离的接触。

2011-11-01 13:02:43
中国网:
您刚才举的例子当中出现了汽车、自行车，还有步行，其实这三种方式的速度是一个一个在减小，是不是速度越慢越好把握导引的正确性呢？

2011-11-01 13:03:28
刘世勇:
也不能完全这么说，因为它有一个最舒服的速度，举这个例子主要是为了说明它一定要有最佳的相对应的状态去完成后续的工作。

2011-11-01 13:03:38
中国网:
神八与天宫一号要形成对接，在这么浩瀚的天空中，形成对接，导引要如何具体地精确地实现？

2011-11-01 13:03:48
刘世勇:
交换对接精度是很核心的问题。远距离导引实际上它对精度的要求是非常高的，从刚入轨的时候几万公里导引到最后的50多公里，还要满足相对位置、相对速度的要求，这个要求是非常高的，要实现这个要求面临的困难还是很多的。

首先要测得准，这对地面网有一个要求，对我们的航天测控网，不光测的准，还要预报的准，这个在我们今年太阳活动高年尤其困难，因为对于我们这么低的轨道来说，大气对精度影响非常显著，而这个空间环境对大气的影响是很明显的。但是以我们人类目前对空间环境的了解，我们很难做到对空间环境做一个精准的预报，这给我们定位预报带来很大的困难。

再一个就是控制，整个过程中包含很多控制，这个控制无论哪一次出现偏差，对后面都有不同程度的影响。整个过程中各种误差加起来可能导致最后的目标看不到，或者增加后面控制的难度等，这都有可能。这就是远距离导引对精度要求的主要制约因素。

2011-11-01 13:03:58
中国网:
说到这儿，能请您归纳一下影响远距离导引精度的因素具体有哪些？

2011-11-01 13:04:21
刘世勇:
还是刚才说的那几个。测，测就涉及到我们的测量手段，我们现在的测量手段有地面的、天上的，地面就看测控网的全球的布局，怎么布局、怎么使用都确定了我们测的精度。

预报，更多取决于空间环境的状况，当然跟我们测也有关系，测的条件好，测量充分的话，我们的预报也能实现比较高的精度，但是实际上这是一个综合的指标，很多因素都会影响预报的进度。

控，我们指令算的准不准，飞船实施的好不好，这个精度也是有影响的。

2011-11-01 13:04:32
中国网:
比如空间的环境对于导引是否有很重要的影响因素？

2011-11-01 13:04:42
刘世勇:
这是很显然的，空间环境对既定轨道的大气影响非常的显著，而我们这个飞船在这个高度上受大气的影响也很显著，而大气本身有很大的不确定性。尤其是在空间环境活跃的时候，对大气的描述非常困难，就好比平静的时候我们描述一锅水是比较容易的，但是如果这个水的温度升高，或者烧开的时候，你再去描述这一锅水水面的状况就非常的困难，当然也可以描述，但是你要精确地描述时间、位置、空间的变化就非常的困难，大气跟这个也是类似的，如果太阳活动加剧它对大气有一个加热作用，大气就会变得更加的活跃，更加的不可捉摸。

2011-11-01 13:05:00
中国网:
刚才举这个例子非常的生动，就是一个平静的水面，我们很容易测量出它的高度，但是水如果沸腾了，翻滚的沸腾的气泡随时在变换着高度，很难预测。还有网友在说一个问题，说太空中的一些垃圾，是不是会对神八的发射造成一定的影响？

2011-11-01 13:05:14
刘世勇:
这个也是有影响的，但是我们对这个是有考虑的。我们在选择发射窗口的时候，已经考虑到规避我们能观测到的，可能遇到的大型太空垃圾。小的，观测不到的是没有办法的。看都看不到，没有办法规避它，这也是我们不得不面对的风险。

2011-11-01 13:05:24
中国网:
刚才您也提到一个“发射窗口”的名词，很多网友对窗口的概念也不是很了解，它到底是一个时间还是指的一个区域？

2011-11-01 13:05:33
刘世勇:
时间。我们平常说的窗口是空间的，这个窗口是时间的，但是原理是一样的，就是我只有到这个窗口我才能出去。这个窗口的选择就比较复杂了，它考虑很多的方面。刚才说的碎片就是其中一个方面。

2011-11-01 13:05:42
中国网:
在工程的实施方面，我们知道远距离导引对工程实施需要做很多的前期设计和安排，工程实施对于远距离导引意味着什么？

2011-11-01 13:05:53
刘世勇:
工程实施对于远距离导引意味着一整套的复杂设计都要来工程实现，这个面临的困难是非常大的，因为从一个纸面到最终工程实施，它又经历了很多细节和工程上的技术困难，远远不是一个简单的设计所能涵盖的。它实际上包含了很多其它的各种各样的问题，可能设计起来很精美、很完善，但是要把它变成可实施的方案，还要克服很多的困难。

2011-11-01 13:06:03
中国网:
我注意到现实中遇到的很多小细节。在远距离导引成功以后，要进入一个自主导引的阶段，关于这个自主导引阶段，您能给网友介绍一下吗？

2011-11-01 13:06:12
刘世勇:
自主导引和名字是一样的，就是说我把控制权交给飞船，由它自己来完成测量、控制一整套接近的逼近、对接这一套东西，由它自己来完成，我们地面这时候只对它保驾护航，不再手把手地告诉它怎么做。

2011-11-01 13:06:26
中国网:
这属于人类事先设计好的一个程序在自己运行？

2011-11-01 13:06:40
刘世勇:
对。用 “太空之吻”来解释的话，之前是人的介绍让这两个飞行器接近，开始认识，认识之后它们自主完成后续的工作，这时候介绍人或者媒人就不再那么细地关注这个事情了，一切要靠他们自己来把握。

2011-11-01 13:06:49
中国网:
我们在发射过程中听到一个中继天线的名词，进行远距离导引的时候，中继天线是属于接受导引指令的一个设施吗？接受导引指令的还有其它的一些设施吗？

2011-11-01 13:06:58
刘世勇:
有，中继这个系统本身是我们测控系统的一部分，我们有地面测控系统，有天地测控系统，这是我们很重要的一个测控系统的组成部分。当然也有天线，原理都是相通的，地面有天线，有一整套的设备来保证我这个信号的传输，上行、下行，天线中继也是一样，只不过它把测控的东西放到天上，扩大了覆盖率，它的原理、作用、性质都和地面我们这个测控是类似的。

2011-11-01 13:07:08
中国网:
这次神八升空以后，神八和天宫一号同时在天空中飞行，很多网友都很关心一个问题，两者的飞行速度到底有多大？是不是已经达到了第一宇宙速度？

2011-11-01 13:07:23
刘世勇:
严格地说不叫第一宇宙速度，我们所说的第一宇宙速度是说在地面高度上发射一个原轨道卫星它的环绕速度，但这是理论上的一个速度，因为我们实际的飞行器不可能在地面这么低的高度上飞行，有一定的高度，比如这次300多公里，轨道是这样的特性，它对远轨道轨道高度越低，环绕速度越快，现在我们的飞船和天宫的轨道是300多公里，应该是比宇宙速度略低一点儿，严格地说，不是第一宇宙速度。

2011-11-01 13:07:32
中国网:
神八要与天宫一号实现对接，我们都知道两者的速度都是很大的，但是两者的相对速度相差并不是很大，这样的情况下两者如何实现对接呢？

2011-11-01 13:07:40
刘世勇:
这是一个逐步追赶的过程，就是它的相对速度也是由比较大，到比较小，到非常小，到最后接触的瞬间相对速度几乎为零的过程，在飞船刚入轨的时候，它的轨道高度比天宫要低，按照刚才我解释的，它应该飞得比较快，我说的飞得比较快是绕地球飞行一圈时间比较短，这样经过若干天以后，它会往前追，追的过程中我也同时把轨道抬高，一方面是为了达到天宫的高度，另一方面也是为了降低追赶的速度，保证两者比较近的时候它是以一个比较柔和的状态接近它的，而不是猛冲猛撞的。就像我们开车在后面追另一辆车，如果不想撞它，到跟前的时候就要踩踩刹车，不要冲得太快了，否则不小心追尾就会造成损失。

2011-11-01 13:07:50
中国网:
3号的凌晨神八要与天宫一号实现对接了，我还想问一下我们作为普通的观众来说，应该关注哪个时间点呢？

2011-11-01 13:08:03
刘世勇:
有一个时间点可能需要关注一下，一是地面导引和天上自主导引的分界点，这实际上是把控制权交还给飞船，这是比较重要的，也是比较有意义的特征点，大家可以关注一下，我这个权力是不是顺利交接了，飞船接力是不是一切都正常，都要到这个时候揭晓。再有值得大家一看的，其实后来都挺值得看的，都很精彩，如果大家精力充沛，我建议大家熬夜到一点半，把这个过程看完，见证这个难得一见的历史时刻。

2011-11-01 13:08:12
中国网:
再次感谢您接受中国网的采访！谢谢！（结束）

2011-11-01 13:08:22
中国网:
(主持：齐凯摄像/后期：董超图片：胡迪责编：宗超)

2011-11-01 13:08:49