“神九”书写“中国精度”

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<article><section data-type="rtext"><img src="//himg2.huanqiucdn.cn/attachment2010/2012/0702/20120702070945943.jpg?imageView2/2/w/1260"/>七月一日，中国载人航天工程办公室和中国航天科技集团公司在北京举行神舟九号返回舱开舱仪式，与研制单位和搭载单位代表一道，共同迎接神舟九号返回舱“回家”，并将搭载物品移交给各搭载单位。图为工作人员使用“钥匙”开舱。新华社记者 金良快摄2012年6月29日10时03分，万众瞩目中，神舟九号飞船在太空遨游13天后，顺利在内蒙古四子王旗大草原着陆，为中国首次载人交会对接画上圆满句号。
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 “回家的感觉真好”、“天宫就是我们在太空的家”……经历极富挑战性的太空之旅、“很温馨、很亲切”的天宫生活后，重新踏上坚实土地的3名航天员景海鹏、刘旺、刘洋难抑激动，深深“为祖国感到骄傲”。“结果圆满、过程完美、成果丰硕”。我国首次载人交会对接任务创造了中国载人航天、中国航天和中华民族新纪录：中国航天员第一次进驻自己的太空之家；中国航天员第一次自己驾驶飞船进行交会对接；第一位中国女航天员进入太空；诞生第一个两次飞天的航天员。同时，这也是我国载人航天有史以来最长的一次太空飞行，是未来中长期空间飞行的一个起始点。在中国载人航天事业的高度不断刷新之时，承载着中国载人航天20年积淀的神九任务，书写了航天领域的“中国精度”。“中国精度”源自技术精湛●长征二F遥九火箭完成了所有载人飞行中入轨精度最高的一次●太空轨道精度从百米量级提高到了十米量级，为“太空之吻”铺设了精准轨道●手控交会对接任务的精确完成，标志着中国全面掌握了空间交会对接技术神九任务，是一次中国航天和载人航天最富“精度”色彩的太空之旅。“天宫一号与神舟九号载人飞船交会对接任务全面实现了‘准确进入轨道、精准操控对接、稳定组合运行、安全健康返回’的预定目标。”中国载人航天工程办公室主任王兆耀评价说，在我国首次载人交会对接任务中，天宫一号目标飞行器和神舟九号飞船产品性能稳定、状态正常。在13天的飞行当中，航天员配合默契，沉着冷静、操作精准，各项试验、各项工作和他们自己的生活都非常顺利。飞行控制中心、地面测控站、海上航天测量船以及天上的测量卫星组成的测控系统高精度的测量控制，顺畅地保证了通信任务。着陆场回收迅速、准确，航天员健康出舱。整个飞行过程，所有的重要事件，都是按照预定计划进行。神九经典画面，处处是“精度”所系。6月16日18时37分，我国目前唯一的载人航天发射场——酒泉卫星发射中心，载着景海鹏、刘旺、刘洋3名航天员的神舟九号在长征二F遥九火箭的托举下升空，这是火箭和飞船首次重大改进以后的第一次载人飞行。长征二F遥九火箭的入轨精度是所有载人飞行中最高的一次。发射场系统再次实现了零窗口发射——火箭发射时间和预定点火时间偏差不能超过1秒。而6月份发射，在载人航天发射中还是第一次。“以往我们完成的9次发射，都是选择在春季、秋季、冬季，唯一的就是没在夏季。”载人航天工程发射场系统总指挥崔吉俊说，神九任务技术准备处于发射场春夏季过渡阶段，发射窗口处于夏季高温期，包括夏季高温给火箭推进剂加注带来风险等，都给任务实施增加了难度。长征二F火箭总设计师荆木春说，发射神舟九号的长征二F遥九火箭，和发射天宫一号、神舟八号的火箭为同一批次，但进行了比较大的改进，有30多项更改，目的主要是提高可靠性。长征二F火箭的可靠性指标为0.97，安全性指标达到0.997，是火箭家族中最高的。神九发射，火箭堪称“十全十美，神箭神奇”。6月18日14时07分，神舟九号飞船与在轨运行的天宫一号目标飞行器顺利完成首次载人自动交会对接。17时许，打开对接通道两端的舱门之后，景海鹏、刘旺、刘洋进入中国首个小型空间实验室，进入中国人第一个真正意义上的太空之家。尽管天宫一号和神舟八号成功实现了高精度的无人自动交会对接，但载人自动交会对接仍然让人捏把汗。其中，飞船抵达天宫一号后下方52公里处的天地导引交接点，对于自动交会对接能否成功极为关键。“对测控系统来说，压力特别大的是远距离导引。”载人航天工程测控通信系统总设计师钱卫平说。就在6月18日自动交会对接前，北京航天飞行控制中心对神九飞船进行了最后一次远距离导引控制，将飞船导引到天宫一号后下方52公里处的天地导引交接点。由于控制非常精确，轨道精度从百米量级提高到了十米量级，为成功实施交会对接铺设了一条精准轨道。神九和天宫的“太空之吻”，其难度和精度称得上是太空中的“针尖对麦芒”，天宫一号和神舟九号各自安装的对接机构，是使命最终完成的核心部件。而作为交会对接的主动一方，神九上的对接机构将主动锁紧天宫一号上的对接机构。中国载人航天工程新闻发言人武平说，作为我国目前最复杂的空间机构，交会对接核心的对接机构相当复杂，由数百个传感器、上千个齿轮、数万个零件组成。而当两个航天器上的对接机构互相牢牢锁紧，形成一体后，要在两个飞行器之间建立能供航天员通过的密不透气的通道。尤其重要的是，天宫一号还要实现与神舟九号电、气、液的共通，以便“对得上”，后续还能“分得开”。神九任务中，对接机构真正打通了航天员的生命通道，航天员才能通过这个通道，像鱼儿般欢快游入天宫。6月24日12时许，神九“驾驶员”刘旺驾驶飞船第一次在太空中开了140米，成功和天宫一号实现手控交会对接。精确程度超出人们的想象力。这次手控交会对接任务的顺利完成，标志着中国全面掌握了空间交会对接技术。“发射当天的早上，航天员还在练习手控交会对接。”中国航天员科研训练中心29岁的航天员教员王焰磊说，“刘旺的手控交会对接训练超过1500次。我对他有绝对的信心。”作为负责手控交会对接训练的航天员教员，王焰磊在给航天员训练之前也练习了将近500次。3名航天员在神九手控交会对接训练过程中，大量、反复训练的都是特殊情况、异常情况。景海鹏说，我们可以不看任何参数来操作，已经远远超过工程专家对我们的要求。平时训练对我们的要求是偏差不能超过2度，最后考核的时候，我们操作结果的偏差在0.2—0.3度。作为手控交会对接的主角，刘旺在手控交会对接训练中，不管在任何状态、何种工况下，他都能做到准确无误对接成功。武平说，第一次实施航天员手控交会对接，首次考核飞船手动控制系统。这既对航天员操作的精准性和灵敏性提出了很高要求，同时也对飞船控制系统的适应性提出了更高的要求。北京航天飞行控制中心主任陈宏敏说，从飞行控制角度看，手控交会对接过程中，天地协同配合难度更高，给组织指挥、专业技术支持带来更大的风险，对飞控组织的实时性、决策指挥的高效性及各系统配合工作的协调性都提出了更高的要求。“手控交会对接的成功，可以用8个字来形容：操控精准，堪称完美。”6月29日10时许，神舟九号飞船返回舱平安落地。未过多久，搜救人员已出现在返回舱前。在茫茫大草原中，如此迅速、精确发现目标，抵达现场，也创下了中国载人航天回收着陆场的新纪录。着陆场系统负责人说，为了快速搜救，7架直升机提前升空至预定空域等候，300多名地面搜救人员和多台搜救车辆也在理论落点附近等待。中国电子科技集团公司研究员级高工、着陆场系统搜救测向任务技术总负责人苗建苏说，在直升机、地面队伍和海面测控船上均配有先进的电子测向仪，它们是捕获着陆飞船的“眼睛”。正是这些明亮的眼睛，使搜救人员在最短的时间内发现目标，为飞船的成功发射画上了圆满的句号。从发射升空、自动交会对接，到航天员首次手控交会对接，再到圆满完成任务返回地球的地面精准预报、快速搜救，都再一次显示了航天领域的“中国精度”。“中国精度”折射“中国智慧”●独创发射N+1个航天器，减少发射次数，降低成本●经过20年试验，我国成功突破和掌握了建设空间站的三大基本技术●载人航天工程35岁以下的科研人员占到80％神九任务之所以在技术精度上出类拔萃，来自于中国载人航天事业发展的精心谋划准备。“中国精度”背后，体现着“中国智慧”的独特力量。“交会对接任务，从总体方案到具体实施都是我们独立自主研发的。具体到交会对接机构、测量和控制技术，都是我们的科研单位自主研发，不是学别人的，更不是引进来的。”载人航天工程总设计师周建平说，从总体方案上讲，如果按照国外当时用的飞船和飞船对接，看起来简单，但是飞行成本高。做3次交会对接，需要发射6次飞船。我们研制了目标飞行器，要进行N次交会对接，我们发射N+1个航天器就行，减少发射次数，降低成本。这种做法和国外不同的是，既完成现有任务，又兼顾未来发展和效益，这是中国独创。降低成本当然不是唯一的目的。神九航天员在天宫10天左右的生活和工作，证明了天宫一号目标飞行器麻雀虽小，五脏俱全，能够担起一个小型的长期在轨运行的轨道站或是空间实验室的重任。航天员们这次在天宫上进行了10多项医学科学实验，首次进行了在轨质量测量，在住得好、吃得香、睡得安稳的同时，各项任务也完成得好。“神九任务中，航天员景海鹏、刘旺、刘洋沉着冷静、操纵精准，实现了我国航天员首次在轨的手控交会对接，首次较长时间在轨驻留并系统性地开展空间实验，首次有女航天员执行任务的创举。”载人航天工程航天员系统总指挥陈善广说。天宫一号目标飞行器也是空间站技术验证的前奏。采用了未来空间站要用的技术，如控制技术和电源技术，为未来空间站的研发打下一个比较好的基础。从技术难度上，极具挑战性。“一次成功不是完全的成功，多次飞行可以确保技术的成熟度、飞行的可靠性和系统间的协调性。”周建平说，天宫一号和神舟九号的表现证明，这个挑战我们能够成功应对。载人航天是当今世界高新技术的集中展示。到今年，中国载人航天工程已实施20年，中央财政安排390亿元人民币经费，主要用于技术研发、样品研制、飞行产品的生产，试验设施设备的建设以及大量的地面试验和飞行试验的消耗。20年中，通过9艘飞船、1个目标飞行器，10次飞行试验，4次把航天员送上太空，到神九任务圆满完成，我国已经成功突破和掌握了建设空间站的三大基本技术：载人天地往返，航天员空间出舱，交会对接技术。“我们建成了较为配套的载人航天研制生产试验、测试发射、测量控制的体系。取得了900余项国家级发明专利和科技进步成果。加强了国家航天的基础设施建设，提升了我国航天产业的整体能力，带动了相关的基础科学、应用科学的研究。”王兆耀介绍说。20年载人航天事业结出的最大硕果之一，是一支风华正茂的年轻航天人队伍。现在，工程各系统总设计师大多在40岁至50岁之间，35岁以下的科研人员占到80％。到2020年前后建成空间站，中国载人航天三步走的规划折射出中国采取了稳扎稳打、符合国情的务实发展道路。这种精心规划甚至比精湛技术的提升更加难能可贵。“中国精度”检验科技创新●神九展现的“中国精度”，是一个大合唱，检验着中国科技创新能力●中国科技正不断向各种高度、深度和广度延伸创新路上，中国科技正不断向各种高度、深度和广度延伸。而“精度”的意义在于，它既是科技创新的目标，也是丈量科技创新质量的标尺。“中国精度”应该是一个大合唱，神九展现的“中国精度”，实质上是创新驱动的结果，更是不断追求创新的号角。从速度中可以感受“精度”。2010年11月17日，国际超级计算机TOP500组织正式发布了第三十六届世界超级计算机500强排名，安装在国家超级计算天津中心的“天河一号”以峰值速度4700万亿次、持续速度2566万亿次每秒浮点运算的优异性能位居世界第一。但“天河一号”的意义不仅仅在于速度，它已成为目前国际上获得广泛应用的最快的超级计算机，成为石油地震勘探数据处理、动漫渲染与影视特效渲染、生物医药数据处理、面向高端装备制造的工程产品设计与仿真等领域的“超级大脑”，实现了“中国速度”与“中国精度”的完美融合。第三代同步辐射光源大科学装置，也是目前我国投资最大的国家重大科学工程——上海光源，如今已成为性能优异、精度极高的“超级X光机”和“超级显微镜”，为我国及全世界诸多学科的前沿基础研究和高新技术开发应用，提供了一个很先进又不可替代的工具，可以用来帮助从事生命、材料、环境、医学、药学、地质学等多学科的前沿基础研究，以及微电子、医药、石油、化工、生物工程、医疗诊断等高技术开发应用的实验研究。“以前用普通X光衍射，要做几天的工作，现在只需要20分钟左右的时间，可以说实现了质的飞跃。”中科院上海药物所沈旭研究员说，使用上海光源，他研究晶体结构的效率提高了数十倍。美国有GPS全球卫星导航系统，中国有北斗。中国自主研制的北斗卫星导航系统，今年起进入组网高峰期，并已覆盖中国及周边地区的区域，到2020年左右形成覆盖全球的卫星导航定位系统。精度是卫星导航定位的生命。中国航天科工二院203所研制的5个批次10台星载正样铷钟，则为北斗系列卫星的精确导航定位提供了强大的“心脏”。这10台星载正样铷钟运行稳定可靠，为卫星提供了可靠的高精度频率基准，保证了卫星的定位精度和测速精度。今年1月9日在太原卫星发射中心成功发射的资源三号卫星，目前已正式投入运行使用。作为我国首颗民用高分辨率立体测绘卫星，资源三号的交付使用，实现了我国民用测绘卫星“零的突破”。国家测绘地理信息局副局长宋超智说，资源三号测绘卫星极大地增强了我国独立获取地理空间信息的能力，能有效解决目前我国在相关领域应用中从国外大量购买卫星影像的被动局面，对于我国把握航天遥感影像获取的自主权，维护国家地理空间信息安全具有重大意义。大事业，小刻度。犹如微雕艺术一样，在越小的刻度下，人们总是更加细心，更加冷静。在这样的心态下，“中国精度”雕刻出的中国科技将更加完美和多姿多彩。记者 余建斌 赵永新 蒋建科</section></article>

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