劉世勇談神八“遠距離導(dǎo)引”_中國訪談

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劉世勇談神八“遠距離導(dǎo)引”

活動描述

時間：2011年11月1日14：00 嘉賓：北京跟蹤與通信技術(shù)研究所航天測控室工程師劉世勇簡介：9月29日，我們共同見證了天宮一號的成功發(fā)射，這次我們共同見證神八的升空和它與天宮一號的“太空之吻”，北京跟蹤與通信技術(shù)研究所航天測控室工程師劉世勇接受中國網(wǎng)的專訪，對這次發(fā)射進行解讀。

文字內(nèi)容：

中國網(wǎng):
“中國訪談，世界對話”，歡迎您的收看。我現(xiàn)在是在北京航天飛行控制中心，在9月29日我們成功見證了天宮一號的成功發(fā)射，我們今天見證的是神舟8號的升空，以及它與天宮一號的“天空之吻”。今天我們非常榮幸地邀請到了北京跟蹤與通信技術(shù)研究所航天測控室的工程師劉世勇，請他對此次發(fā)射做一個解讀。

很高興您能接受中國網(wǎng)的采訪，首先請您先跟中國網(wǎng)的網(wǎng)友打聲招呼。

2011-11-01 12:58:25
劉世勇:
中國網(wǎng)的網(wǎng)友，大家好，我是北京通信與技術(shù)研究所工程師劉世勇，很高興接受中國網(wǎng)的采訪。

2011-11-01 12:59:44
中國網(wǎng):
謝謝您！我們知道天宮一號已經(jīng)在太空中飛行30多天了，在這個過程中，我們對它進行了怎樣的變軌控制？

2011-11-01 13:02:08
劉世勇:
這個過程比較長，首先入軌的時候，我們通過兩次變軌把它抬到一個比較高的圓軌道上，之后的日子主要做了調(diào)相的工作。什么意思？就是調(diào)整天宮的相位，這個相位是相對于飛船的角距離，并且要調(diào)整高度、偏心率，這是為了將來飛船升空以后對接創(chuàng)造良好的條件。

到了臨近發(fā)射的時候，我們又對它的高度和偏心率做了一個輕調(diào)，這是天宮在整個任務(wù)期間所完成的一個事情。

2011-11-01 13:02:17
中國網(wǎng):
您是主要負責遠距離導(dǎo)引的，關(guān)于遠距離導(dǎo)引這個詞對于網(wǎng)友來說有些陌生，您給大家解讀一下是怎樣的名詞？它是一個怎樣的過程？

2011-11-01 13:02:32
劉世勇:
遠距離導(dǎo)引肯定是在遠距離做的事情，天宮剛?cè)胲壍臅r候，飛船和天宮的距離實際上是相當遠，這個時候它們肯定彼此是看不見的，但是在地面上兩個飛行器是我都可以看見的，這個時候就需要地面對兩個飛行器測量，然后對飛船控制，相當于為它們兩個做牽線搭橋。

遠距離導(dǎo)引的目的就是把它導(dǎo)到一個近的距離上，方便它們倆自己去完成后續(xù)的工作。如果說我們遠距離導(dǎo)引完成的不好，將來到了飛行距離比較近的時候，飛船有可能看不到目標，有可能看到了控制不住。假如我們開車在街上，突然看到街邊有一個熟人，這時候你要突然停下來想和他說句話就很費勁，但是如果這個時候你是騎自行車難度就小一點，如果是走路就沒有難度了，你只管走過去跟他聊天，很舒服。我們遠距離導(dǎo)引也是這個目的，把它導(dǎo)引到舒服的位置上，當飛船看到天宮的時候，它就能有一個很舒服的姿勢或者狀態(tài)，然后跟它更近距離的接觸。

2011-11-01 13:02:43
中國網(wǎng):
您剛才舉的例子當中出現(xiàn)了汽車、自行車，還有步行，其實這三種方式的速度是一個一個在減小，是不是速度越慢越好把握導(dǎo)引的正確性呢？

2011-11-01 13:03:28
劉世勇:
也不能完全這么說，因為它有一個最舒服的速度，舉這個例子主要是為了說明它一定要有最佳的相對應(yīng)的狀態(tài)去完成后續(xù)的工作。

2011-11-01 13:03:38
中國網(wǎng):
神八與天宮一號要形成對接，在這么浩瀚的天空中，形成對接，導(dǎo)引要如何具體地精確地實現(xiàn)？

2011-11-01 13:03:48
劉世勇:
交換對接精度是很核心的問題。遠距離導(dǎo)引實際上它對精度的要求是非常高的，從剛?cè)胲壍臅r候幾萬公里導(dǎo)引到最后的50多公里，還要滿足相對位置、相對速度的要求，這個要求是非常高的，要實現(xiàn)這個要求面臨的困難還是很多的。

首先要測得準，這對地面網(wǎng)有一個要求，對我們的航天測控網(wǎng)，不光測的準，還要預(yù)報的準，這個在我們今年太陽活動高年尤其困難，因為對于我們這么低的軌道來說，大氣對精度影響非常顯著，而這個空間環(huán)境對大氣的影響是很明顯的。但是以我們?nèi)祟惸壳皩臻g環(huán)境的了解，我們很難做到對空間環(huán)境做一個精準的預(yù)報，這給我們定位預(yù)報帶來很大的困難。

再一個就是控制，整個過程中包含很多控制，這個控制無論哪一次出現(xiàn)偏差，對后面都有不同程度的影響。整個過程中各種誤差加起來可能導(dǎo)致最后的目標看不到，或者增加后面控制的難度等，這都有可能。這就是遠距離導(dǎo)引對精度要求的主要制約因素。

2011-11-01 13:03:58
中國網(wǎng):
說到這兒，能請您歸納一下影響遠距離導(dǎo)引精度的因素具體有哪些？

2011-11-01 13:04:21
劉世勇:
還是剛才說的那幾個。測，測就涉及到我們的測量手段，我們現(xiàn)在的測量手段有地面的、天上的，地面就看測控網(wǎng)的全球的布局，怎么布局、怎么使用都確定了我們測的精度。

預(yù)報，更多取決于空間環(huán)境的狀況，當然跟我們測也有關(guān)系，測的條件好，測量充分的話，我們的預(yù)報也能實現(xiàn)比較高的精度，但是實際上這是一個綜合的指標，很多因素都會影響預(yù)報的進度。

控，我們指令算的準不準，飛船實施的好不好，這個精度也是有影響的。

2011-11-01 13:04:32
中國網(wǎng):
比如空間的環(huán)境對于導(dǎo)引是否有很重要的影響因素？

2011-11-01 13:04:42
劉世勇:
這是很顯然的，空間環(huán)境對既定軌道的大氣影響非常的顯著，而我們這個飛船在這個高度上受大氣的影響也很顯著，而大氣本身有很大的不確定性。尤其是在空間環(huán)境活躍的時候，對大氣的描述非常困難，就好比平靜的時候我們描述一鍋水是比較容易的，但是如果這個水的溫度升高，或者燒開的時候，你再去描述這一鍋水水面的狀況就非常的困難，當然也可以描述，但是你要精確地描述時間、位置、空間的變化就非常的困難，大氣跟這個也是類似的，如果太陽活動加劇它對大氣有一個加熱作用，大氣就會變得更加的活躍，更加的不可捉摸。

2011-11-01 13:05:00
中國網(wǎng):
剛才舉這個例子非常的生動，就是一個平靜的水面，我們很容易測量出它的高度，但是水如果沸騰了，翻滾的沸騰的氣泡隨時在變換著高度，很難預(yù)測。還有網(wǎng)友在說一個問題，說太空中的一些垃圾，是不是會對神八的發(fā)射造成一定的影響？

2011-11-01 13:05:14
劉世勇:
這個也是有影響的，但是我們對這個是有考慮的。我們在選擇發(fā)射窗口的時候，已經(jīng)考慮到規(guī)避我們能觀測到的，可能遇到的大型太空垃圾。小的，觀測不到的是沒有辦法的?？炊伎床坏?，沒有辦法規(guī)避它，這也是我們不得不面對的風(fēng)險。

2011-11-01 13:05:24
中國網(wǎng):
剛才您也提到一個“發(fā)射窗口”的名詞，很多網(wǎng)友對窗口的概念也不是很了解，它到底是一個時間還是指的一個區(qū)域？

2011-11-01 13:05:33
劉世勇:
時間。我們平常說的窗口是空間的，這個窗口是時間的，但是原理是一樣的，就是我只有到這個窗口我才能出去。這個窗口的選擇就比較復(fù)雜了，它考慮很多的方面。剛才說的碎片就是其中一個方面。

2011-11-01 13:05:42
中國網(wǎng):
在工程的實施方面，我們知道遠距離導(dǎo)引對工程實施需要做很多的前期設(shè)計和安排，工程實施對于遠距離導(dǎo)引意味著什么？

2011-11-01 13:05:53
劉世勇:
工程實施對于遠距離導(dǎo)引意味著一整套的復(fù)雜設(shè)計都要來工程實現(xiàn)，這個面臨的困難是非常大的，因為從一個紙面到最終工程實施，它又經(jīng)歷了很多細節(jié)和工程上的技術(shù)困難，遠遠不是一個簡單的設(shè)計所能涵蓋的。它實際上包含了很多其它的各種各樣的問題，可能設(shè)計起來很精美、很完善，但是要把它變成可實施的方案，還要克服很多的困難。

2011-11-01 13:06:03
中國網(wǎng):
我注意到現(xiàn)實中遇到的很多小細節(jié)。在遠距離導(dǎo)引成功以后，要進入一個自主導(dǎo)引的階段，關(guān)于這個自主導(dǎo)引階段，您能給網(wǎng)友介紹一下嗎？

2011-11-01 13:06:12
劉世勇:
自主導(dǎo)引和名字是一樣的，就是說我把控制權(quán)交給飛船，由它自己來完成測量、控制一整套接近的逼近、對接這一套東西，由它自己來完成，我們地面這時候只對它保駕護航，不再手把手地告訴它怎么做。

2011-11-01 13:06:26
中國網(wǎng):
這屬于人類事先設(shè)計好的一個程序在自己運行？

2011-11-01 13:06:40
劉世勇:
對。用 “太空之吻”來解釋的話，之前是人的介紹讓這兩個飛行器接近，開始認識，認識之后它們自主完成后續(xù)的工作，這時候介紹人或者媒人就不再那么細地關(guān)注這個事情了，一切要靠他們自己來把握。

2011-11-01 13:06:49
中國網(wǎng):
我們在發(fā)射過程中聽到一個中繼天線的名詞，進行遠距離導(dǎo)引的時候，中繼天線是屬于接受導(dǎo)引指令的一個設(shè)施嗎？接受導(dǎo)引指令的還有其它的一些設(shè)施嗎？

2011-11-01 13:06:58
劉世勇:
有，中繼這個系統(tǒng)本身是我們測控系統(tǒng)的一部分，我們有地面測控系統(tǒng)，有天地測控系統(tǒng)，這是我們很重要的一個測控系統(tǒng)的組成部分。當然也有天線，原理都是相通的，地面有天線，有一整套的設(shè)備來保證我這個信號的傳輸，上行、下行，天線中繼也是一樣，只不過它把測控的東西放到天上，擴大了覆蓋率，它的原理、作用、性質(zhì)都和地面我們這個測控是類似的。

2011-11-01 13:07:08
中國網(wǎng):
這次神八升空以后，神八和天宮一號同時在天空中飛行，很多網(wǎng)友都很關(guān)心一個問題，兩者的飛行速度到底有多大？是不是已經(jīng)達到了第一宇宙速度？

2011-11-01 13:07:23
劉世勇:
嚴格地說不叫第一宇宙速度，我們所說的第一宇宙速度是說在地面高度上發(fā)射一個原軌道衛(wèi)星它的環(huán)繞速度，但這是理論上的一個速度，因為我們實際的飛行器不可能在地面這么低的高度上飛行，有一定的高度，比如這次300多公里，軌道是這樣的特性，它對遠軌道軌道高度越低，環(huán)繞速度越快，現(xiàn)在我們的飛船和天宮的軌道是300多公里，應(yīng)該是比宇宙速度略低一點兒，嚴格地說，不是第一宇宙速度。

2011-11-01 13:07:32
中國網(wǎng):
神八要與天宮一號實現(xiàn)對接，我們都知道兩者的速度都是很大的，但是兩者的相對速度相差并不是很大，這樣的情況下兩者如何實現(xiàn)對接呢？

2011-11-01 13:07:40
劉世勇:
這是一個逐步追趕的過程，就是它的相對速度也是由比較大，到比較小，到非常小，到最后接觸的瞬間相對速度幾乎為零的過程，在飛船剛?cè)胲壍臅r候，它的軌道高度比天宮要低，按照剛才我解釋的，它應(yīng)該飛得比較快，我說的飛得比較快是繞地球飛行一圈時間比較短，這樣經(jīng)過若干天以后，它會往前追，追的過程中我也同時把軌道抬高，一方面是為了達到天宮的高度，另一方面也是為了降低追趕的速度，保證兩者比較近的時候它是以一個比較柔和的狀態(tài)接近它的，而不是猛沖猛撞的。就像我們開車在后面追另一輛車，如果不想撞它，到跟前的時候就要踩踩剎車，不要沖得太快了，否則不小心追尾就會造成損失。

2011-11-01 13:07:50
中國網(wǎng):
3號的凌晨神八要與天宮一號實現(xiàn)對接了，我還想問一下我們作為普通的觀眾來說，應(yīng)該關(guān)注哪個時間點呢？

2011-11-01 13:08:03
劉世勇:
有一個時間點可能需要關(guān)注一下，一是地面導(dǎo)引和天上自主導(dǎo)引的分界點，這實際上是把控制權(quán)交還給飛船，這是比較重要的，也是比較有意義的特征點，大家可以關(guān)注一下，我這個權(quán)力是不是順利交接了，飛船接力是不是一切都正常，都要到這個時候揭曉。再有值得大家一看的，其實后來都挺值得看的，都很精彩，如果大家精力充沛，我建議大家熬夜到一點半，把這個過程看完，見證這個難得一見的歷史時刻。

2011-11-01 13:08:12
中國網(wǎng):
再次感謝您接受中國網(wǎng)的采訪！謝謝?。ńY(jié)束）

2011-11-01 13:08:22
中國網(wǎng):
(主持：齊凱攝像/后期：董超圖片：胡迪責編：宗超)

2011-11-01 13:08:49