上天的事儿,为什么要用船?

2020-11-19 09:50:21来源:科技日报
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说起火箭发射,相信大家脑海中首先就会想到倒计时与点火发射的场景,而发射之前的准备工作通常不那么容易引人关注。细心的人可能会注意到,每次中国火箭发射之前,都会有“远望船出发”这样的新闻,事实上,这也是保证火箭能够上天的重要一环。

有人可能要问了:上天的事儿,为什么要用船呢?下面就让人们一起来了解一下测量船,以及中国测量船远望号和它执行的校飞任务。

航天测控的“千里眼”与“风筝线”

航天测控能够对运行中的航天器(运载火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和其他空间飞行器)进行跟踪、测量和控制。从人类开始探索宇宙起,航天测控网就一直发挥着重要作用。

测量船是航天测控网中的重要组成部分。与陆地测量站相比,测量船可在广阔的大洋上灵活选点布站、机动应急测控。测量船既是“千里眼”,又是“风筝线”,因为它不仅能够测量飞行器轨道,也能够发送控制指令,遥控卫星进行变轨、姿态调整、太阳能帆板展开等动作。

上世纪60年代,中国开始发展远程运载火箭和地球同步卫星,航天远洋测量船应运而生。1978年,“远望一号”“远望二号”相继锻造出炉,远望号测量船也自此成为中国航天测控网的重要组成部分。

40多年来,远望号测量船相继完成了从火箭测量到卫星测量、从单一测量到综合测控、从卫星测控到载人航天器测控通信、从地球轨道测控到月球轨道测控、从单目标到多目标测控进而逐步遂行多样化试验任务等重大跨越。

在海水涌动、船体摆动、天线晃动、目标移动等复杂条件下进行航天测控,技术难度远远高于陆地。因此,测量船要具备较好的低速航行及机动性能、较大的续航力和自持力。

测量船的校惯导与校飞

已经多次完成海上测控任务的远望6号船,于今年年初在东海某海域圆满完成惯导精度鉴定和海上综合校飞任务。

海上综合校飞是远望船提升船舶可靠性与测控精确度的重要工作。只有完成了综合校飞,远望号船才能取得海上测控“资格证”,更好地发挥自己的作用。

在海上测控过程中,测量船需要综合考虑船舶航行、颠簸摇晃、船体变形等多种因素的影响,而惯导设备是校准各项误差、影响最终测控精度的重要设备之一。所以在正式校飞前,首先要进行测量船惯导精度鉴定,检验船姿船位系统性能。

惯导精度鉴定工作主要通过测控系统中的船姿船位系统进行。同时,气象预报、中心机、网信、常规保障设备等多系统,以及平台惯导、捷联惯导(含卫星导航)、光电经纬仪、变形测量系统等多套设备也会参与进来,各系统之间的配合度与各设备运行的稳定程度都需要进行检验。

接下来就是海上综合校飞,校飞是指使用装有专门校验设备的飞行校验飞机,对导航、雷达、通信等设备进行检查与评估。测量船的校飞包括性能校飞与精度校飞两项。

性能校飞项目包括对测量船的跟踪性能、引导功能、船摇隔离度、测星校航向能力、数据传输处理能力的测定。通过测试,设备的动态性能、工作方式以及设备之间的工作协调性等方面一旦暴露出问题,就能及时得到校正。

精度校飞主要检验设备在不同工作模式、动态条件下的跟踪测量精度,同时利用标校卫星开展卫星校飞。

性能校飞项目包括最大工作范围和保精度工作范围,类似于电压表的量程和最佳测量范围。而精度校飞则类似于测试电压表指针的灵敏度,主要考验各分系统不同模式下测量时的误差。二者配合,能够充分验证各种测控设备是否满足任务要求。性能校飞可以为精度校飞提供相应的保精度跟踪范围,同时还可以获取高、低仰角下的测量精度,精度校飞获取的数据则可以验证性能校飞的有效性。

在实际的海上测控中,总是伴随着气象多变、海况恶劣等意想不到的困难和挑战,因此在校飞过程中,远望船会尽可能模拟各种极限情况,收录设备在不同工作状态、不同组合下的试验数据,以此来全面检验测量设备性能,评定测量设备精度。比如远望6号船会将校飞任务与船摇隔离度检查相结合开展,通过让船产生8度左右的晃动,来模拟大风浪条件下的测控。这让整个校飞过程都充满挑战,但同时也为未来执行任务提供了保障。

责编:张靖雯

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