专家详解“神九”测控系统犹如“风筝线”绝对不能断_新闻台

CNTV消息（网络新闻联播记者安媖李涛报道）6月24日12时55分，在航天员的精准操控下，天宫一号目标飞行器与神舟九号飞船再次成功交会对接，我国首次航天员手控交会对接试验取得圆满成功。在本次对接的控制中枢——北京飞控大厅现场，中国网络电视台记者采访了中国电子科技集团载人航天工程副总设计师唐军。

CNTV：请问神九发射之后，地面是通过何种方式对其进行控制的？

唐军：地面对神九的控制通信，其核心问题就是握好航天测控这个“风筝线”。航天测控控制着飞船的点火发射、飞船和火箭的分离、飞船的入轨、太阳帆板的展开、了解飞船运行情况、飞船的变轨、和宇航员通话、保证飞船安全落地等等，可以说，火箭和飞船是幕前的英雄，而测控就是那幕后的导演，离开了航天测控的飞船也就像那断了线的风筝！

神九还未脱离发射架，我们研制的新一代高精度测量系统就已经锁定了目标，在火箭腾飞的那一刻，牢牢盯住它的运行轨迹，并实时的显示在运控中心，为现场指挥人员提供了安全决策依据。新一代高精度测量系统采用高精度测速定规，整个系统的测量误差大大减少，上千公里的距离误差在10米以内，速度误差在2厘米以内。系统测量设备由固定站模式向全机动模式转变，机动灵活，三五个人，随时随地可以参加发射任务，设备的小型化也节约了大量的人力和物力，设备的自动化运行提高了操作的准确性。这些设备为交会对接发射任务的引导、安全控制等提供实时测量数据。

CNTV：我们看到发射和对接等过程，时间精度已经是秒，甚至毫秒级别，这种时间是如何算出的？

唐军：由于要与“天宫一号”对接，神九发射为“零窗口发射”，时间精度要求非常高。

我们提供“时统设备”。“就像打仗的时候，指挥员总是要求大家‘对表’，这就要求有一个统一的时间，确定一个时间之后，要求大家是同步的。”相关专家赵晓虎介绍，设备主要分布在北京航天指挥中心、酒泉卫星发射中心、西安、青岛、厦门、远望号测量船等各个航天测控站点，如何做到时间的统一，由时统设备“做主”，“我们的时统设备时间误差概率是到3000年误差不超过一秒。”

CNTV：请问是神九发射是如何保证“万无一失”的？

唐军：神九发射倒计时任务，采用了借助了最新的“T0控制台”。为了对此次神九的成功发射进行“双保险”，T0控制台首次使用了“双通道”、双处理的新模式。通俗来说，比如要向火箭发射点火指令，原来是一条通路，为了保险起见，这次用了两条通道，实现通路备份。指令发出后，点火是否成功，是否成功起飞，何时起飞，这些信息要反馈回来，也是采用双通道，“以确保任务万无一失，避免传输受阻或失败，否则后面就会乱套。未建立双通道，一旦出现故障，最好的情况是火箭发射失败，但还矗立在发射塔；最可怕的是，火箭发射出去了，但相应数据并没传回来，直接影响启动下一步设备以及对飞船的进一步控制。

CNTV：“酒泉雷达跟踪正常！”，“渭南雷达跟踪正常！”，“太原雷达跟踪正常！”，“青岛雷达跟踪正常”。在神九发射时，我们经常可以听到指挥大厅报告各个雷达站的观测状态，请问这些雷达站的跟踪观测是如何实现的？

唐军：靠无线电波工作的雷达分两种，一种是“反射式跟踪”，另一种是“应答式跟踪”。通俗地说，“反射式跟踪”式雷达，工作方式就是“自问自答”：雷达发射无线电信号，遇到飞船后反射回地面，帮助控制中心了解飞船的飞行轨迹。这个过程就像是雷达在自己“提问”，自己找答案。而应答式跟踪式雷达，工作方式是“一问一答”：雷达发出信号，神舟飞船上的应答机接受到之后，又返还一个信号给地面雷达测控站，这个过程就像是雷达发问：“你在哪儿呢？”神舟飞船回答：“我在这儿呢！”这些雷达作用高度有多高呢？中国电子科技集团公司研究员级高工冯兵介绍，“反射式跟踪”式雷达探测距离在几百千米，应答式跟踪式雷达能达到数千千米。所以现在美国的火星探测计划，也是靠这种雷达，跟踪监测火星探测器。我们的神九飞船进入轨道的高度在距离地球200千米~220千米，所以雷达“看”到它轻轻松松。

CNTV：神九与天宫手动对接是如何保证精确的？

唐军：神九与天宫一号对接和神八相比不同的是要进行手动交会对接。航天员的手动操作要依据测控提供的精准数据和信息。“要想成功交会对接，需要通过天地之间的遥测，高精度定轨，必须知道“天宫”一号的仓口在哪儿，“神舟”九号的仓口在哪，要对准，误差不超过1毫米。这就对中国电科负责的地面监测站提出了极高的要求。”

太空中的“天宫”一号目标飞行器和“神舟”九号飞船都是高速运行的，时速达到28000公里以上。在对接过程中，一个很小的误差，也会让飞船抛向离目标飞行器很远的地方，或者，期待的“接吻”会变成可怕的“追尾”。

飞船在宇宙高速飞行，要求精度极高，地面监测站需要实时对飞船进行测控。测控包括测量与控制两个方面，测量就是对飞船的位置、速度、飞行姿态等进行观测分析，控制指的是对飞船的飞行姿态、轨迹、速度等进行调节。

“地面站会不断发射、接收电波，通过计算飞行器距地球距离和电波传输速度对飞行器位置进行测量。

CNTV：现实生活中，我们可以借助手机网络或互联网实现视频通话。神九三名航天员进入太空后，也可以与家人进行视频通话，请问这是如何实现的？

唐军：通过我们研制的设备，可以实现视频图像的双向传递，让航天员和地面人员进行实时图像交互，这也是神舟九号与之前飞船相比不同的地方。此前，神舟八号因为是无人对接，没有真正使用这一功能。

飞船上的视频信号传输下来，地面站的天线进行接收，再通过IP网传输到指挥中心，这样在指挥中心我们就能看到航天员的样子了。地面指挥中心的视频传到飞船上，就是这个过程的逆向。

能够实现视频图像双向传递，意义重大，这让飞船和地面之间沟通交流更加通畅了，互动性也更强了。第一，航天员在天宫一号内进行操作实验时，航天飞行控制中心的专家可以通过视频对其进行指导；第二，这次航天员在太空停留的时间较长，实现双向视频传递，让航天员看到飞行控制中心的情况，甚至能够与亲人们实现面对面交流通话，从而消除他们的寂寞感，让航天事业更加人性化。

CNTV：请问我们从地面上是如何得知远在太空的航天员的身体状况的？

唐军：此次神九飞天，坐在上面的3名宇航员的心跳、体温、呼吸等多项体征数据时刻处于地面的监控之中。相隔万里之遥，我们却能感受航天员的心跳。这主要是中国电科研制的心电传感器的功劳。对航天员体征实施密切监测的心电传感器第一次应用于神九。心电传感器的外形与普通医用心电设备相似，但重量更轻、精度与可靠性表现更为卓越，在航天员执行任务的全过程不间断地提供多项重要体征数据，通过与其它监测信息汇总，可以得出一系列重要分析结果以供参考。

科研人员对神州九号使用的部分产品进行了优化，通过改良传感器外壳材料，改进感应探头结构等方法，进一步提高了传感器对航天员体征变化的响应速度，能够更加快速准确的反馈航天员的健康情况，为及时处理各种突发事件和航天员体征异常等情况争取宝贵时间。

为了追求部分产品外形的精密要求，工艺人员在样品制作过程中，甚至放弃使用通用制造设备，依靠精湛的技艺手工制作，达到了机械设备难以满足的技术和精度要求。

CNTV：在神九发射时，我们看到有一个过程是“逃逸塔分离”，请问“逃逸塔”的作用是什么？它是如何工作的？

唐军：“火箭在发射过程中的轨迹、高度、加速度、速度等，由外测安全系统来测量，我们在火箭外侧安装了两个‘应答机’。” 根据这个设备可以判断火箭是否按预设轨迹运行。外测安全系统还有一个重要作用，就是在危险时刻保障航天员安全逃逸。在逃逸塔上装载有逃逸指令接收机，一旦发射或升空的过程中发生意外，地面将发出逃逸指令，该系统接到指令后，将启动安全逃逸装置，逃逸塔高达70余吨的推力，能在数秒内把飞船“拽”到1.5公里开外，帮助航天员瞬间逃生。