□本報(bào)記者 陳麗平 廉穎婷

北京航天飛行控制中心（以下簡稱飛控中心），一個(gè)與宇宙牽手、與光速奔跑、與星辰共舞的地方。

這里有一群青年科技英才，他們出色參與完成17次載人航天、4次探月工程、我國首次火星探測(cè)任務(wù)，填補(bǔ)50余項(xiàng)國際國內(nèi)空白，操控航天器實(shí)現(xiàn)人類首次月背軟著陸和巡視勘察、小行星近距離成像等重大突破。

他們用近千萬條指令搭建通天坦途，用近百萬個(gè)坐標(biāo)標(biāo)定中國高度，先后突破58項(xiàng)飛控關(guān)鍵核心技術(shù)，為我國建造空間站、完成探月工程“繞、落、回”三步走規(guī)劃、躋身行星探測(cè)領(lǐng)域世界先進(jìn)行列發(fā)揮了重要作用。

他們平均年齡不到35歲，80%以上畢業(yè)于“雙一流”高校和學(xué)科，91%是碩士、博士，勇奪神舟飛天、嫦娥探月、天問探火等22次“國字號(hào)”任務(wù)全勝。

“不遠(yuǎn)的未來，我國將實(shí)施行星際探測(cè)和載人登月工程，新時(shí)代的中國航天人機(jī)遇前所未有，我們將一如既往地仰望星空、腳踏實(shí)地，奮力將中國人的名字寫在更遠(yuǎn)的深空?！憋w控中心工程師于天一對(duì)記者說。

圖為北京航天飛行控制中心調(diào)度團(tuán)隊(duì)的青年科技人才。

航天飛行控制任務(wù)“神經(jīng)中樞”

飛控中心組建于1996年3月，作為航天飛行控制任務(wù)的“神經(jīng)中樞”，擔(dān)負(fù)著我國載人航天工程、探月工程、行星探測(cè)工程飛行控制和航天器長期管理任務(wù)，以及測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的處理、信息交換、分析決策等任務(wù)，所有的指令都從這里發(fā)出，所有的數(shù)據(jù)都在這里匯聚，所有的信息都從這里傳輸。

2022年10月31日，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙搭乘長征五號(hào)B遙四運(yùn)載火箭，在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。

飛控大廳里，氣氛緊張而莊重，來自發(fā)射場和航天測(cè)控網(wǎng)的信息源源不斷向這里匯聚。大廳旁邊的機(jī)房里，飛控中心高級(jí)工程師張宇和軌道團(tuán)隊(duì)正緊張地關(guān)注著“助推器分離”“一二級(jí)分離”等每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分離參數(shù)，他們要根據(jù)這些數(shù)據(jù)來計(jì)算實(shí)驗(yàn)艙的初軌精度——這將直接關(guān)系實(shí)驗(yàn)艙與組合體的快速交會(huì)對(duì)接。因?yàn)槊看斡?jì)算都極為精準(zhǔn)，張宇被大家譽(yù)為“神算子”。

在這個(gè)“萬人一桿槍”的事業(yè)里，每次發(fā)射總有一個(gè)崗位被高度關(guān)注，那就是飛控大廳里指揮調(diào)度整個(gè)飛行任務(wù)的北京總調(diào)度?？傉{(diào)度是一個(gè)統(tǒng)領(lǐng)全局的崗位，負(fù)責(zé)指揮陸海天基所有測(cè)控網(wǎng)，接收、分析處理數(shù)據(jù)，有序指揮、發(fā)送指令，遙控天上的飛行器。

擔(dān)任夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙飛行任務(wù)北京總調(diào)度的，是飛控中心調(diào)度團(tuán)隊(duì)成員、28歲的航天新秀高健，這是他第五次擔(dān)任載人飛行任務(wù)北京總調(diào)度。這兩年神舟載人飛船發(fā)射期間，隨著“北京明白”這句口令的直播畫面，高健被大家親切地稱為“明白小哥”“北京大明白”。

“我想‘北京明白’意味著責(zé)任與壓力，更是連接著天地之間的一份安全感?！备呓≌f。

十年前，于天一在崗位上給300多公里外的神舟十號(hào)發(fā)指令，指令僅用1秒鐘就能送達(dá)到位。如今，已是深空探測(cè)任務(wù)團(tuán)隊(duì)副指揮的他，帶領(lǐng)更多青年完成更為復(fù)雜的飛控任務(wù)：一邊突破38萬公里導(dǎo)航“玉兔”巡游月背；一邊克服單程通信時(shí)延20多分鐘等難題，穿越億萬公里牽引“祝融”巡視火面。

指令是引導(dǎo)航天器產(chǎn)生動(dòng)作的命令。像空間交會(huì)對(duì)接，一旦發(fā)錯(cuò)指令，就有可能導(dǎo)致兩個(gè)高速飛行的航天器相撞；像嫦娥探月、火星探測(cè)這樣的大時(shí)延動(dòng)作，一旦發(fā)錯(cuò)，更有可能導(dǎo)致深空探測(cè)“萬劫不復(fù)”。因此，飛控人把這個(gè)崗位的人比作“扣動(dòng)扳機(jī)”的人，由于表現(xiàn)出色，于天一被譽(yù)為遙控發(fā)令“金手指”。

不斷開拓進(jìn)取銳意創(chuàng)新

2007年11月5日，飛控中心精確控制嫦娥一號(hào)進(jìn)入環(huán)月飛行軌道，我國擁有了第一顆月球衛(wèi)星，標(biāo)志著中國航天邁進(jìn)“深空時(shí)代”。

2012年12月，嫦娥二號(hào)成功飛抵距地球約700萬千米遠(yuǎn)的深空，以10.73千米/秒的相對(duì)速度，首次實(shí)現(xiàn)中國對(duì)國際編號(hào)4179的圖塔蒂斯小行星的飛越探測(cè)。

2013年12月2日，嫦娥三號(hào)探測(cè)器飛向月球，其搭載的中國第一個(gè)月球巡視器——“玉兔號(hào)”月球車順利登上月面，實(shí)現(xiàn)了我國航天器首次在地外天體軟著陸和巡視勘察。

由于地月之間“潮汐鎖定”引力影響，月球背面一直背對(duì)著地球，人們目視看到的月亮“圖案”只有正面，而月球背面，從來沒有人類到訪過。

2018年12月8日，嫦娥四號(hào)發(fā)射升空。作為世界上首個(gè)以著陸月背為任務(wù)目標(biāo)的航天器，它的成敗備受矚目。在此前半年，我國就成功架設(shè)地月“鵲橋”，在國際上首次實(shí)現(xiàn)地球與月背的通信。

欲探月，軌道先行，高精度定軌至關(guān)重要。飛控中心正高級(jí)工程師劉勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究Halo軌道特點(diǎn)，不斷優(yōu)化軌道控制方案，讓原計(jì)劃需要進(jìn)行12次控制才能實(shí)現(xiàn)的Halo軌道捕獲，最終只用了5次就取得成功。

玉兔要在月球拍照、下傳、充電、移動(dòng)，這些動(dòng)作的設(shè)計(jì)需要運(yùn)用任務(wù)智能規(guī)劃。“玉兔二號(hào)”任務(wù)前，飛控中心對(duì)遙操作任務(wù)規(guī)劃提出“一鍵式規(guī)劃”要求。

能規(guī)劃出來就已經(jīng)算完成任務(wù)了，規(guī)劃分支又那么多，怎么可能一鍵就完成操控？通過不斷努力，飛控中心高級(jí)工程師高宇輝設(shè)計(jì)出一種基于作業(yè)的分層規(guī)劃模型，將復(fù)雜的遙操作簡化為幾次點(diǎn)擊操作。

2019年1月3日，嫦娥四號(hào)成功實(shí)現(xiàn)月球背面軟著陸，1月11日，全世界共同見證了嫦娥四號(hào)著陸器和“玉兔二號(hào)”月球車兩器互拍，鮮艷的五星紅旗閃耀月背，我國成為世界上首個(gè)成功實(shí)施月球背面軟著陸和巡視探測(cè)的國家，為全人類揭開了古老月背的神秘面紗。

2020年12月17日凌晨，嫦娥五號(hào)返回器如同一顆流星劃破天際，帶著1731克月壤，安全著陸在內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗預(yù)定區(qū)域。

嫦娥五號(hào)任務(wù)是我國復(fù)雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程，各飛行階段耦合性強(qiáng)、推進(jìn)余量低、月面工作時(shí)長固定等約束條件多，對(duì)軌控策略設(shè)計(jì)、軌道控制精度和應(yīng)急軌道重構(gòu)均提出更高要求。

劉勇再次扛起任務(wù)軌道關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的重?fù)?dān)，飛控中心工程師馬傳令牽頭攻克月球軌道交會(huì)對(duì)接遠(yuǎn)距離導(dǎo)引控制、月面起飛窗口和月地入射控制等關(guān)鍵技術(shù)，為圓滿實(shí)施首次地外天地采樣返回提供了堅(jiān)實(shí)技術(shù)保障。

劉勇告訴記者，軌道控制，就相當(dāng)于汽車司機(jī)或者飛機(jī)的飛行員，控制著航天器的軌跡?！吧磉叺娜硕冀形摇髱煛鋵?shí)我知道，只有保持科研的純粹才能更好地探索宇宙的奧秘。軌道是宇宙的秩序，是屬于航天人的終極浪漫?！?/p>

自主創(chuàng)新才能把握主動(dòng)權(quán)

飛控技術(shù)是支撐航天事業(yè)發(fā)展的核心關(guān)鍵領(lǐng)域之一，唯有自主創(chuàng)新才能把主動(dòng)權(quán)牢牢掌握在自己手中。軟件是飛控的“武器”，所有控制最終都需要通過軟件來實(shí)現(xiàn)。原有飛控軟件系統(tǒng)在安全性、可靠性上存在一定隱患。

軟件團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、飛控中心高級(jí)工程師劉曉輝和飛控中心工程師程肖立下“責(zé)任狀”，連續(xù)5年與時(shí)間賽跑，突破多個(gè)核心關(guān)鍵技術(shù)，新一代具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的飛控軟件在火星探測(cè)任務(wù)中首先投入應(yīng)用。

在飛控中心的十多年里，他們打響軟件系統(tǒng)國產(chǎn)化研制的第一槍，從架構(gòu)搭建，到算法分析、方案設(shè)計(jì)，數(shù)以百萬計(jì)的代碼，都由他們自主創(chuàng)新研發(fā)。如今，航天測(cè)控軟件的核心技術(shù)都牢牢掌握在他們手里。

圖為北京航天飛行控制中心青年科技人才群體慶祝我國首次火星探測(cè)天問一號(hào)任務(wù)著陸火星成功。

火星距離地球4億公里，火星探測(cè)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，全世界著陸并順利開展探測(cè)的成功率只有20%左右。

面對(duì)火星探測(cè)器，每發(fā)送一條指令或者注入一組數(shù)據(jù)，都要等20多分鐘才能到達(dá)探測(cè)器，40多分鐘以后才能夠得到反饋。超大的時(shí)間延遲讓地面無法沿用以往任務(wù)中的實(shí)時(shí)比判閉環(huán)控制模式，難以在確定指令發(fā)送執(zhí)行情況后根據(jù)指令執(zhí)行效果實(shí)施后續(xù)動(dòng)作。

第一個(gè)擺在型號(hào)團(tuán)隊(duì)面前的就是壓縮地火時(shí)空距離。為了克服這一阻礙，飛控中心工程師張輝、金文馬牽頭的總體團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了全新的超遠(yuǎn)距離測(cè)站捕獲模式。在發(fā)令的時(shí)候，瞄準(zhǔn)的不是航天器當(dāng)前的位置，而是對(duì)它在20分鐘后接收指令時(shí)所到達(dá)的位置和狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判，通過提前發(fā)令，確保它就位后可以準(zhǔn)確收到并執(zhí)行指令。

2021年5月15日，“天問一號(hào)”火星探測(cè)器精準(zhǔn)著陸火星烏托邦平原南部著陸區(qū)，創(chuàng)造了9分鐘內(nèi)速度從20000千米/小時(shí)降為0米/秒的奇跡，“繞、著、巡”三大目標(biāo)一步到位。飛控中心遙控“祝融號(hào)”火星車成功踏足火面，開啟火星巡視探測(cè)之旅。

這次任務(wù)中，飛控中心高級(jí)工程師張宇、飛控中心工程師段建鋒牽頭完成的地火空間精密定軌與預(yù)報(bào)技術(shù)，以及火星探測(cè)應(yīng)急軌道重構(gòu)技術(shù)，在此后的任務(wù)過程中亦得到有效驗(yàn)證。

“總體設(shè)計(jì)是飛控源頭，必須萬無一失。因此，我們做任何事情，前面都要加上‘絕對(duì)’二字。這些年，從崗位工程師，到主任設(shè)計(jì)師，再到型號(hào)副總設(shè)計(jì)師，我和團(tuán)隊(duì)巡天攬?jiān)绿交?，‘飆車’月球火星，筑夢(mèng)圓夢(mèng)空間站。這項(xiàng)偉大事業(yè)，給了我們飛控青年廣闊的成長舞臺(tái)?！睆堓x說。

（北京航天飛行控制中心供圖）