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上天的事兒,為什麼要用船?

來源:科技日報責任編輯:趙晶晶
2020-11-20 07:51

説起火箭發射,相信大家腦海中首先就會想到倒計時與點火發射的場景,而發射之前的準備工作通常不那麼容易引人關注。細心的人可能會注意到,每次我國火箭發射之前,都會有“遠望船出發”這樣的新聞,事實上,這也是保證火箭能夠上天的重要一環。

有人可能要問了:上天的事兒,為什麼要用船呢?下面就讓我們一起來了解一下測量船,以及中國測量船遠望號和它執行的校飛任務。

航天測控的“千里眼”與“風箏線”

航天測控能夠對運行中的航天器(運載火箭、人造地球衞星、宇宙飛船和其他空間飛行器)進行跟蹤、測量和控制。從人類開始探索宇宙起,航天測控網就一直髮揮着重要作用。

測量船是航天測控網中的重要組成部分。與陸地測量站相比,測量船可在廣闊的大洋上靈活選點布站、機動應急測控。測量船既是“千里眼”,又是“風箏線”,因為它不僅能夠測量飛行器軌道,也能夠發送控制指令,遙控衞星進行變軌、姿態調整、太陽能帆板展開等動作。

上世紀60年代,我國開始發展遠程運載火箭和地球同步衞星,航天遠洋測量船應運而生。1978年,“遠望一號”“遠望二號”相繼鍛造出爐,遠望號測量船也自此成為我國航天測控網的重要組成部分。

40多年來,遠望號測量船相繼完成了從火箭測量到衞星測量、從單一測量到綜合測控、從衞星測控到載人航天器測控通信、從地球軌道測控到月球軌道測控、從單目標到多目標測控進而逐步遂行多樣化試驗任務等重大跨越。

在海水湧動、船體擺動、天線晃動、目標移動等複雜條件下進行航天測控,技術難度遠遠高於陸地。因此,測量船要具備較好的低速航行及機動性能、較大的續航力和自持力。

測量船的校慣導與校飛

已經多次完成海上測控任務的遠望6號船,於今年年初在東海某海域圓滿完成慣導精度鑑定和海上綜合校飛任務。

海上綜合校飛是遠望船提升船舶可靠性與測控精確度的重要工作。只有完成了綜合校飛,遠望號船才能取得海上測控“資格證”,更好地發揮自己的作用。

在海上測控過程中,測量船需要綜合考慮船舶航行、顛簸搖晃、船體變形等多種因素的影響,而慣導設備是校準各項誤差、影響最終測控精度的重要設備之一。所以在正式校飛前,首先要進行測量船慣導精度鑑定,檢驗船姿船位系統性能。

慣導精度鑑定工作主要通過測控系統中的船姿船位系統進行。同時,氣象預報、中心機、網信、常規保障設備等多系統,以及平台慣導、捷聯慣導(含衞星導航)、光電經緯儀、變形測量系統等多套設備也會參與進來,各系統之間的配合度與各設備運行的穩定程度都需要進行檢驗。

接下來就是海上綜合校飛,校飛是指使用裝有專門校驗設備的飛行校驗飛機,對導航、雷達、通信等設備進行檢查與評估。測量船的校飛包括性能校飛與精度校飛兩項。

性能校飛項目包括對測量船的跟蹤性能、引導功能、船搖隔離度、測星校航向能力、數據傳輸處理能力的測定。通過測試,設備的動態性能、工作方式以及設備之間的工作協調性等方面一旦暴露出問題,就能及時得到校正。

精度校飛主要檢驗設備在不同工作模式、動態條件下的跟蹤測量精度,同時利用標校衞星開展衞星校飛。

性能校飛項目包括最大工作範圍和保精度工作範圍,類似於電壓表的量程和最佳測量範圍。而精度校飛則類似於測試電壓表指針的靈敏度,主要考驗各分系統不同模式下測量時的誤差。二者配合,能夠充分驗證各種測控設備是否滿足任務要求。性能校飛可以為精度校飛提供相應的保精度跟蹤範圍,同時還可以獲取高、低仰角下的測量精度,精度校飛獲取的數據則可以驗證性能校飛的有效性。

在實際的海上測控中,總是伴隨着氣象多變、海況惡劣等意想不到的困難和挑戰,因此在校飛過程中,遠望船會盡可能模擬各種極限情況,收錄設備在不同工作狀態、不同組合下的試驗數據,以此來全面檢驗測量設備性能,評定測量設備精度。比如遠望6號船會將校飛任務與船搖隔離度檢查相結合開展,通過讓船產生8度左右的晃動,來模擬大風浪條件下的測控。這讓整個校飛過程都充滿挑戰,但同時也為未來執行任務提供了保障。

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