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一支有溫度的團隊是怎樣的

生活 更新时间:2024-10-21 07:00:16

科技日報記者 付毅飛

2021年6月23日上午,來到北京航天飛行控制中心(以下簡稱飛控中心)飛控大廳,與神舟十二号航天員天地通話,并親切慰問現場參試人員。這已是第3次親臨飛控中心視察指導重大任務。

作為我國航天飛行控制任務的“神經中樞”,飛控中心在中國載人航天、月球探測、行星探測等工程任務中,擔負指揮調度、飛行控制、分析決策、測控數據處理和信息交換,以及航天器的長期管理等重任。這裡牽引着陸海天測控網,所有的指令從這裡發出,所有的信息在這裡彙聚,所有的數據從這裡傳輸。

在這樣重要的地方,有一個平均年齡不到35歲的科技人才群體,擔負着指揮調度、軌道設計、飛行控制等關鍵崗位職能。他們胸懷建設航天強國和世界科技強國的使命擔當,在國家重大戰略工程建設中勇挑重擔、成長成才。

從載人航天任務連戰連捷,探月任務由“落”到“回”,到火星探測“繞、着、巡”三大目标一步到位,數年來,這群年輕人突破50餘項載人航天飛控關鍵技術,攻克30餘項深空探測飛控技術難題,先後獲得國家科技進步獎特等獎3項、一等獎2項,省部級獎項100餘項,為我國建造空間站、完成探月工程“繞、落、回”三步走規劃、跻身行星探測領域世界先進行列發揮了重要支撐作用,在實現民族複興征程上立起新時代中國青年标杆。

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北京航天飛行控制中心青年科技人員向黨旗宣誓。

“感覺良好”離不開“北京明白”的支撐

近兩年,随着我國載人航天任務的高密度實施,有兩句口令在網上火了起來,一是航天員的“感覺良好”,二是北京總調度的“北京明白”。

2021年6月17日,神舟十二号載人飛船搭乘長征二号F運載火箭升空。通過中央電視台的直播鏡頭,北京總調度高健走紅網絡。任務中,他神情從容、口令清亮,被網友誇贊“人帥聲音還好聽”,并贈稱号“北京大明白”。

對此,他很高興,也很“明白”。“當光環褪去,回歸到最本真的,還是我面前的一屏數據、一支話筒和一個操作台。”他說,“‘北京明白’意味着責任與壓力,更是連接着天地之間的一份安全感。大家的關注與肯定,是對航天事業的祝福與牽挂。”

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高健(中)

“北京明白”,是北京總調度所有口令中使用頻次最高的一句。簡單4個字,背後不簡單。曾擔任北京調度團隊負責人以及神舟八号、神舟九号、神舟十号任務北京總調度的喬宗濤對此深有體會。

2008年神舟七号出艙任務中,兩次驚險信号傳到飛控大廳,讓剛參加工作一年的喬宗濤永生難忘。

一是翟志剛開艙時,臨時充當氣閘艙功能的軌道艙内,由于一些物品緩慢釋放氣體産生氣壓,導緻開門耗時過長;緊接着,值守在返回艙的景海鵬收到軌道艙火警信号,立即向地面發回報告。

目睹現場緊急情況的喬宗濤,深刻感受到北京總調度崗位所承載的千鈞重任,認識到指揮員必備的應急反應能力、技術處置能力和組織協調能力。

2011年11月,神舟八号與天宮一号完成了我國首次空間交會對接。任務中,喬宗濤坐在了“北京明白”崗位上。雖然要調度指揮來自四海八方、天上地下的測控站、測量船和中繼星數據,但由于有預先演練和充分的緊急處置預案,喬宗濤對任務胸有成竹。

然而,意料之外的險情不期而至。

按照計劃,神舟八号要與天宮一号進行兩次空間交會對接,停靠十幾天後撤離,返回地面。喬宗濤下達了分離指令,一切看似正常,大廳裡已經響起了掌聲,飛船的姿态卻突然出現異樣。

危急時刻,喬宗濤沉着應對,與專家團隊協同,迅速研判故障、制定搶救方案,第一時間控制飛船恢複正常。

同樣在神舟八号任務中嶄露頭角的“北京明白”,還有被網友稱作“天宮神八哥”的楊彥波。當時坐在副崗的他被直播鏡頭“盯上”,引起網友關注,他也因此被同事調侃為“航天網紅鼻祖”。

意外走紅帶給楊彥波的,是第一次坐上北京總調度主崗時的緊張。他後來回憶,高考時都沒這麼心跳過。

楊彥波用刻苦拼搏,換回了從容自信。他像熟悉自己身體一樣熟悉飛船具體狀态以及龐大的地面系統情況。任務中,從飛船準确入軌到交會對接、組合體飛行,從航天員開展各項太空實驗到飛船返回,作為聯系天地的唯一紐帶,他要随時接收來自各個測控點、飛船及組合體傳回的數據信息,并在30秒内将口令準确無誤地傳達到每一個點位。這樣的口令在整個飛控過程中數以萬計,他無一錯漏。多年來,他穩妥處置多次應急情況,帶領團隊高質量完成了一次次重大任務的調度指揮。

如今,楊彥波逐漸從台前走向幕後,成為北京調度團隊負責人,并帶出了一支年輕強幹的調度團隊。他的“得意弟子”高健,以及飛控中心首位女性北京總調度鮑碩等,都是“北京明白”的後起之秀。他們用一句句沉穩響亮的口令,向世界展示着中國航天人的青春樣貌。

當然,除了出現在熒屏上的調度團隊,“北京明白”也代表着在幕後默默奉獻的遙操作、通信、軌道、運控與長管等團隊。簡短而铿锵的口令,已成為中國航天的一個品牌,承載着中國航天工作者優良的基因血脈,在一代代飛控人身上奔騰、延續。正如航天員王亞平所說:“有他們随時在、一直在、永遠在,我們在天上才能‘感覺良好’。”

“常在河邊走,還要不濕鞋”

“東風,我是北京,你聽我聲音怎樣?”

“我聽你聲音好。”

“我聽你聲音也好。”

這是飛控中心通信崗位在試線試音時的一段對話。對于通信團隊負責人原旭東來說,這樣的對話伴随着他經曆的每一次重要任務。

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原旭東

日常工作中,原旭東和楊彥波門對門;任務中,通信崗位和北京調度也是并肩作戰。雖然無法收獲“北京明白”那樣的關注度,但原旭東心裡明白,圖像話音是航天任務最直觀的展現,是一切指揮決策的基礎和支撐。“讓全系統都聽到且聽清楚北京總調度的聲音,就是我們的使命。”他說。

要實現對航天器的精準控制,精密的軌道測定和計算是重要前提。軌道室高級工程師張宇在這個崗位已工作了十多年,他設計的适用于太陽系内航天器多目标軌道确定和着陸定位分析系統,為我國載人航天、月球探測和深空探測任務奠定了堅實的技術支撐。

2016年10月17日,神舟十一号飛船升空。飛控中心軌道機房内,張宇身後站滿了人,靜靜地等他給出計算結果,從而判斷飛船是否成功進入預定軌道。在完成近百項監視、判斷和操作動作後,張宇和團隊不到5分鐘便給出飛船初始軌道參數。自神舟七号飛天至今,張宇總能在最短時間内給出最精确結果,這使他得到了“神算子”的贊譽。

與之前任務相比,天宮二号與神舟十一号載人飛行任務狀态新、要求高、難度大、應急情況多。尤其是神舟十一号飛船遠距離導引軌道計算,留給張宇的隻有“1圈”時間。要知道,飛船在近地軌道高速運行,環繞地球一圈隻需要90分鐘左右。

用更短的時間、更少的數據,計算出精度極高的軌道,在當時是空前的挑戰。為此,張宇提前一年多就帶領團隊紮進軌道數據和計算模型,每一個細節都精益求精。僅用兩個月,他們就創新突破了高精度快速測定軌技術,為天宮二号和神舟十一号精準對接奠定了基礎。

然而,航天任務充滿了未知風險,此次任務中也遭遇了意外。神舟十一号入軌14圈時,出現空間目标碰撞紅色預警,如果不實施緊急規避控制,6小時後可能與空間碎片碰撞。此時,距飛船與天宮二号交會對接僅剩不到24小時。各系統各崗位迅速投入“戰鬥”,密切跟蹤空間碎片動态,展開應急軌道重構策略計算,論證應急決策可行性……1小時後,第三次變軌控制提前實施,紅色預警順利解除,交會對接得以如期實施。

除了各個任務關鍵節點,航天器的長期在軌運行,離不開航天器運控及長管團隊的日夜陪伴和悉心保障。尤其是航天員長時間駐留、空間站多目标協同,以及多個任務關鍵節點和重要控制,對飛控系統的安全性、可靠性及應急能力提出了極高要求。

“對我們來說,正确率百分之九十九不行,必須百分之百。每天都是第一天,每圈都是第一圈,大家要時刻保持最佳狀态和飽滿熱情。”航天器運控與長管團隊副指揮胡國林形容,他們的工作要求是“常在河邊走,還要不濕鞋”,時刻準備面對驚心動魄的考驗。

“艙壓異常!艙壓異常!”2021年12月5日18時22分,長管廳突然傳來故障告警聲。胡國林第一時間帶領值班班組,與其他系統一邊迅速開展故障排查,一邊呼叫航天員确認身體狀況和設備狀态。經過半小時的天地協同排查,故障定位為核心艙某設備受太空環境影響引起的誤報。雖然是虛驚一場,但是空間站運控各分系統都能迅疾啟動應急協同機制,按照規定時間節點完成相關準備工作,充分驗證了地面運控體系的可靠性。

随着空間站建設任務的開展,長管工作量劇增,僅天和核心艙的主要參數就超過4萬個,比天宮二号多出近7倍。為确保航天員在軌安全,他們參與準備的應急預案也更多,僅故障預案就達2000餘個。

長管團隊副主任設計師李達飛的工位上,總是放着一堆比字典還厚的A4紙,上面寫得密密麻麻。這些是打印出來的部分關鍵預案和目錄,更多預案存儲在他和同事的腦子裡。“任務中,我們一邊看飛行狀态一邊撕預案。随着預案越撕越薄,我們離成功也越來越近。”他說。

緊握“嫦娥”的“生命線”

飛控中心飛控大廳外牆上,挂着一張巨幅照片:孤獨的玉兔二号月球車調轉相機鏡頭,回望它代表人類在月球背面走出的第一行足迹。

照片被命名為《來時的路》。遙操作團隊副總工程師于天一體會,其中有兩重含義:不僅代表玉兔二号在月背的跋涉,也象征着遙操作團隊向科技高峰不斷邁進。“遠處的車轍,仿佛見證着我們怎樣一步步走到這裡。”他說。

2013年,原本從事測控軟件研發的于天一,受命擔任嫦娥三号任務遙操作主任設計師。一時間,他感覺茫然而急迫。

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2013年12月,于天一(右二)在執行嫦娥三号任務。

遙操作技術是當今世界航天科技的最前沿,也是實施地外天體巡視探測的前提和關鍵,但當時在我國幾乎沒有任何基礎。于天一帶領團隊開始了該領域的“拓荒”。他們從零開始,查閱文獻資料、學習基本概念,在圖像處理、任務規劃等陌生領域艱難跋涉,終于突破了月面地形建立、月球車路徑規劃與行走控制、虛拟現實操作與控制等關鍵技術。

作為人類第一個在月球背面探索的巡視器,玉兔二号月球車已健康工作近4年,每一步都在創造紀錄。截至2023年1月11日,它的行駛裡程超過1455米。

月背行走絕非坦途,處處暗藏兇險。在玉兔二号工作的第15個月晝,通過對雙目相機圖像的分析,大家都覺得前進路徑較為平坦,但圖像中西側幽暗、東側亮白的異樣,引起了于天一的注意。他反複研究,認為這裡很可能是個退化已久的大型撞擊坑。測量結果證實了他的判斷,該坑内最大坡度超過10度,玉兔二号如果誤入,可能再也無法脫身。

探月工程的實施,将我國航天飛行測控跟蹤技術從地球軌道推向了月球軌道。尤其是為了滿足嫦娥四号任務在月球背面的通信測控需求,需要在地月拉格朗日2點處部署一顆中繼衛星,其與地面距離超過44萬公裡,而且軌道設計極為複雜。

2018年5月21日,鵲橋中繼星發射升空,于同年6月14日成功實施軌道捕獲控制,進入地月拉格朗日2點的Halo使命軌道。

按照原計劃,“鵲橋”進入使命軌道需要經過12次軌道控制,但深空探測軌道設計與控制團隊希望做得更好。“衛星的燃料直接決定它的生命長度。”團隊負責人劉勇說,“哪怕能省1克燃料,我們也要竭盡所能。”

要節省燃料,最直接的方法是減少軌道控制次數。劉勇帶領團隊反複核算控制策略、優化飛行軌迹,并與軌道專家馬傳令等自主研發出一套Halo軌道捕獲控制優化軟件,最終将軌道控制次數從計劃的12次減少為5次。這一成績得到了探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁的高度評價。

誰也沒想到,進入工作軌道後的“鵲橋”,因太陽光照産生的壓力而遭遇危機。在神奇的拉格朗日平動點上,“鵲橋”受光面不平衡,在不對稱光壓作用下,姿态改變很快。要保證天線方向,原本可以十多天進行一次的軌道修正,頻次需要大幅增加。這樣下去,衛星燃料會很快耗盡。

軌道團隊工程師段建鋒站了出來,通過對“鵲橋”飛行姿态分析,摸清了問題根源。在此基礎上,大家協力設計出全新控制方案,将光壓帶來的影響轉變為調整衛星姿态的能量。這一方案,使得“鵲橋”軌控次數不增反降,極大延長了衛星壽命。

2020年12月2日22時,經過約19小時月面工作,嫦娥五号月面挖土完成。這是我國星際探測征程的一大步。為了這一刻,遙操作團隊工程師榮志飛和同事們連續奮戰48小時,高效精準控制月面采樣分系統完成鑽取采樣和表取采樣。

接下來,嫦娥五号将帶着月球樣品從月面起飛,返回地球。

作為我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程,嫦娥五号任務共有11個飛行階段,包含6次分離控制、28次軌道控制,這些關鍵控制動作貫穿始終、環環相扣,每一步都決定着任務的成敗。尤其是月面起飛、月球軌道交會對接、月地入射等,均為我國首次實施,面臨極大挑戰。

馬傳令拿出了不要命的勁頭。從四器分離到交會對接完成,他8天未走出飛控大樓一步,主動承擔各個窗口的策略分析和軌道複核等工作,還完成了20餘份技術報告。

讓探測器定時定點落月、定時起飛,是嫦娥五号軌道控制策略規劃首要解決的核心難題。要實現目标,必須在地月轉移、近月制動、環月降軌、動力下降4個飛行階段進行聯合軌道控制,如果其中一個節點發生異常,要保證飛行狀态回歸難度極大。

面對巨大挑戰,劉勇和同事突破了月球高精度定時定點着陸定時起飛、多器聯合軌道控制快速優化、月地返回速度增量最優入射快速優化、應急軌道控制與軌道重構等關鍵技術,賦予探測器在多種應急處置分支下的快速調整能力,盡最大努力讓它在遇到突發情況後還能回歸正常軌道,完成後續工作。

從2020年11月24日起飛到12月17日平安落地,在嫦娥五号地月旅行的23天裡,飛控中心各團隊接續奮戰,緊緊把握着嫦娥五号的“生命線”。

守望有多久?飛控人用青春和熱血書寫答案

2021年5月15日,飛控中心指揮大廳見證了中國航天新高度。這一天,天問一号探測器在火星成功着陸。

當日8時20分許,随着北京總調度鮑碩報告“根據遙測判斷,着陸巡視器轉入無控模式”,現場瞬間被點燃,人們鼓掌、擁抱,激動高呼:“火星你好!”

這一刻,是飛控人300餘天的守望。自2020年7月23日天問一号發射,飛控中心任務型号團隊克服比載人航天和探月任務實施周期更長、測控模式更複雜、軌道控制要求更高的挑戰,先後完成了火星探測器發射入軌、地火轉移、火星捕獲、火星停泊及離軌着陸各階段的飛控工作,刻下了中國人邁向火星的足迹。

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圖為北京航天飛行控制中心青年科技人才群體。

搞科學最喜歡創新,搞工程卻最“怕”創新,因為一個成熟的模式一旦改變,就會帶來新的風險。而中國首次探火就要承擔繞、落、巡三項任務,恰恰是一系列創新技術的疊加。

飛控總體主任設計師金文馬開創性設計完成的火星探測任務總體方案,被稱為“最厚的飛控總體方案”。

地球到火星,距離最遠時約為4億公裡。地面每發送一條指令或注入一組數據,要等20多分鐘才能到達探測器,40多分鐘後才能夠得到反饋,這意味着以往測控模式不再适用。金文馬研發的深空探測大時延開環控制技術,有效克服了地火超遠距離遙控的困難。同時,段建鋒設計的精密定軌技術,有力保障了天問一号在茫茫宇宙精确飛行。

在環火探測過程中,飛控團隊在高精度軌道确定的基礎上,進一步優化調整維持策略,成功将軌道維持數量縮短至原來的一半,大大節省了燃料。同時優化高分成像姿控參數模型,實現了着陸區成像指向精度跨量級的提升。

針對最為關鍵的着陸階段,飛控人員與火星車研制部門共同研究,創新采用基于配平翼的彈道——升力方式進入方案,總體、軌道、上行、下行、操控等崗位密切協同,集中上注環繞器和着陸巡視器延時指令,最終成功實現探測器安全着陸。

在此後進行的火星巡視任務中,工程師張輝帶領團隊設計的“火面遙操作工況評估與狀态預測技術”,為地面及時掌握祝融号火星車在火星表面的工作狀态提供了保障,精準操控火星車書寫着中國火星探測史的一個個紀錄。

當操控祝融号火星車的“接力棒”交到長管團隊手中時,李達飛和團隊成員便過起了火星時間——“每天”比别人多40分鐘,“每季”要比别人多90餘天。忙着忙着,他們遺失了假期、颠倒了日夜、模糊了四季。

飛控人的守望有多久、有多遠?從“天宮”“神舟”到“嫦娥”“玉兔”,從“天問”“祝融”,到太空中的每一顆“中國星”,一代代飛控人用青春和熱血書寫着答案。

神舟十号任務前,胡國林右臂嚴重劃傷,尺動脈破裂,尺神經和屈伸肌腱斷裂。但他在術後僅7天就回到崗位,堅持等到飛船順利返回。

天舟一号總體主任設計師姜萍為了任務,提前一年将兒子送進幼兒園。一天深夜加完班回家,桌上一張孩子給她畫的小花和紅心,讓她潸然淚下。看着兒子熟睡的小臉蛋,她在心中說:“寶貝,我們再堅持幾天,媽媽就能早一點下班陪你了。”如今孩子已上小學,姜萍的承諾卻一直沒能兌現。

空間站機械臂首秀前,缺少技術積累、沒有操控經驗,隻能一步步推敲探索。當時,總體室工程師謝圓的二女兒離出生不到一周,她仍堅持在崗位上,帶着團隊為機械臂測試推敲、優化試驗流程、研究應急預案。

嫦娥五号落月後,鮑碩從搭檔手裡接過采樣的接力棒。千餘條指令從她口中喊出,近萬句調度交互無一錯漏。團隊的默契和熟練使得采樣效率大大提高,全部表取采樣封裝任務完成時間比預計提前了7個小時。即使如此,鮑碩也連續奮戰了30個小時,嘴唇上留下幾道幹裂的口子。

多年來,飛控中心這群年輕人胸懷愛黨之情、肩扛報國之責,把重大任務當舞台、在挑戰中經風雨,始終以頂格的标準、滿格的狀态工作在任務一線。他們勇于突破關鍵技術,推動我國航天飛行控制技術和任務支持能力跻身世界先進行列,讓中國人探索浩瀚太空的腳步邁得更穩更遠。

來源:科技日報 文中圖片均由北京航天飛行控制中心提供

編輯:沈唯(實習)

審核:朱麗

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