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标  题: 西安卫星测控中心建设载人航天着陆场纪实
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Oct 20 08:10:33 2005), 站内

【 以下文字转载自 Aero 讨论区 】
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标  题: 西安卫星测控中心建设载人航天着陆场纪实
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Oct 19 17:58:56 2005), 站内


    10月17日凌晨4时33分，广袤的内蒙古草原再次以其博大的胸怀迎接巡天使者
的归来——神舟六号飞船披着巡天320余万公里的征尘,在内蒙古飞船主着陆场安然
降落，标志着我国航天事业向前又迈进了一大步。 

    承担飞船测控、着陆搜救任务的西安卫星测控中心，近年来先后取得近百项重
大技术突破，其中有50多项关键测控技术荣获国家部、委级科技进步奖，在规模小
、力量薄弱的条件下，建成了可准确测量飞船返回段运行轨道、精确预报落点、空
中和地面协同完成搜索回收返回舱和航天员救生任务的高安全系数的着陆场，为神
舟回家开辟了归途。 

测量控制—— 

开辟神舟返回“绿色通道” 

    2005年10月12日上午9时整，神舟六号载人飞船直刺云霄，我国载人航天多人
多天飞行试验拉开了帷幕。多人多天飞行，无论从测控模式、参试设备性能、技术
难度还是组织指挥协调的复杂性上，都给作为陆基测控网中心的西安卫星测控中心
带来了前所未有的挑战。过去，由于卫星型号单一、数量少，西安卫星测控中心一
直采用以测控站为主对航天器进行测控的方式，但随着我国发射卫星密度增大，国
际合作不断拓展，载人航天工程启动后，对测控技术精度、自动化水平和测控资源
的合理利用都提出了更高的要求。 

    面对挑战，测控中心科技人员对测控的软、硬件系统进行了更新改造，使中心
计算机系统数据处理能力由每秒钟600万次提高到上亿次，并在重要测控站装备了
国际通用的S频段测控设备，从而使中心具备了可直接对测控站设备进行监视、控
制的能力，原来许多由测控站处理后再送中心验证的数据，现在都可以直接由中心
实时处理，测控站只作为接收、输出信息的通道。这种真正意义上的远程透明遥控
模式简化了测控通信程序，实现了测控智能化，提高了运算效率，降低了误差系数
。 

    浩瀚苍穹，神舟飞船穿行其间，会受到空间各种作用力的干扰，使其偏离原有
的轨道，为了维持飞船及轨道舱的正常工作，并确保飞船的正常返回，必须对飞船
轨道进行捕获和维持控制。为保证神舟六号的安全返回，西安卫星测控中心对系统
进行了功能扩充，嵌入了“联调任务中心”软件模块，设计出备份任务中心组织陆
基测控网演练的工作模式。对飞船运行段轨道控制参数和返回控制参数的计算原则
方法进行了改进，创造性地提出轨道确定、变轨和轨道维持控制、正常和应急返回
控制计算等测控软件的功能要求，运用飞船轨道高度保持和船下点轨迹瞄准控制相
结合、船下点轨迹网逐次逼近的运行轨道控制方法，优化了轨道控制策略，提高了
飞船的轨道控制精度。 

    飞船剩余燃料计算存在偏差，一直是困扰计算飞船控制精度的难题。西安卫星
测控中心建立了新的计算数学模型，将计算精度由100公斤偏差降到10公斤量级，
显著提高了轨道控制精度。在测控操作模式上，西安卫星测控中心设计完成了USB
测控站应急遥控工作方式，简化了测控站操作，缩短了任务准备时间，提高了测控
通信系统遥控任务的可靠性及应急情况处置能力。 

    西安卫星测控中心还组织年轻技术骨干研发了“对有升力控制的返回轨道的测
定预报”方案，解决了复杂力学环境下的短弧测量数据实时确定飞船返回轨道的难
题，保证了预报飞船返回落点的稳定性和精确性，极大地提高了飞船轨道、轨控的
计算质量。为神舟六号飞船在太空中建立了绿色安全通道。 

落点计算—— 

预报精确到公里级 

    在实施神舟六号飞船返回段控制中，西安卫星测控中心利用多种数据，对返回
舱进行了落点计算。第一次落点选优结果出来后，多了一种在前5次任务中没有的
GPS落点计算结果，负责落点计算的科技人员，仔细核对数据源的有效性，果断向
任务指挥长建议发送这一结果。在关系飞船落点预报的关键时刻，任何一个细微数
据都将直接关系飞船能否安然着陆。飞船的高度越来越低，飞船返回舱落点计算结
果也越来越精确。最终，测控中心预报落点与实际落点偏差仅为1公里，远远优于
10公里的指标要求，使地面搜救人员在最短时间内，赶到航天英雄身边。 

    相对于国外同类试验任务而言，我国的载人飞船跟踪弧段短，又面临跟踪设备
有限等问题，如何保证返回舱落点预报高精确，将要克服许多技术难题。其中，准
确预报和定位返回舱着陆点是快速搜救航天员的关键。西安卫星测控中心《载人飞
船落点精确预报》课题从1999年8月立项开始，到2003年10月的神舟五号，历经5次
飞船试验任务的检验，达到了精确预报飞船返回舱落点，引导地面测控站及时监控
目标、搜救航天员的目标。 

    在这次神舟六号任务中，中心提出的同时满足多圈次返回主、副着陆场约束条
件下的轨道控制策略计算方法，根据实测定轨结果，提出控制量和推力标定控后复
核的迭代算法，大大提高了轨道控制精度和推力标定计算精度，解决了飞船可能面
临的任意圈次安全返回预定区域所带来的轨道控制技术难题，确保了载人飞行的安
全，填补了我国载人航天轨道控制技术领域的空白。 

    在神舟飞船6次飞行试验中，西安卫星测控中心在不断完善计算模型和深入分
析返回段运动弹道的基础上，形成了这套在本行业有特点的载人飞船返回舱落点精
确预报模型。《载人飞船落点精确预报》还首次提出通过对气象风引起返回舱漂移
运动进行建模预测，修正返回舱舱下点的落点预报模型及算法，在载人飞船第5次
飞行试验任务中成功应用，预报精度提高到公里量级，精度较历次任务相比，提高
了一个量级。最终在神舟六号任务中达到了预报落点与实际落点偏差在1公里以内
，大大推进了我国该相关领域的理论和工程实践方面的发展。 

着陆场系统—— 

高安全高可靠的飞船回归港 

    载人飞船要想在预定的时间和路线顺利着陆，要经过变轨、调姿、制动、防热
等一系列技术难关，尤其在着陆时受落区地理、气候等多种因素影响，理论落点与
实际落点往往有较大偏差，天上失之毫厘，地面就差之千里，搜寻回收工作难度很
大。 

    从1999年至2005年，我国载人航天着陆场系统共进行了6次神舟号飞船的着陆
试验。试验表明，载人航天着陆场系统设计方案正确，全系统工作协调、匹配，各
分系统的工作性能、可靠性、安全性，以及着陆试验组织指挥程序等都经受了严格
的实际考核，完成了各种复杂条件下的飞船着陆回收。西安卫星测控中心自主研发
的“救生回收地理信息电子显示系统”，首次实现了搜救现场方位态势的三维实时
显示，使指挥人员对地面和空中搜救分队的实时方位和返回舱着陆现场搜救情况一
目了然，极大地方便了指挥通信，提高了搜救效率。在首次载人航天飞行任务中，
着陆场系统还创造了“飞船实际落点与计算落点仅差1公里”、“搜救人员30秒内
就赶到现场”的佳绩。 

    神舟六号任务前夕，上级给西安卫星测控中心下达了一项艰巨的任务，要求他
们对内蒙古回收场区浅层风进行准确预报。这不但直接决定着飞船发射日期的选择
，更直接关系到航天员着陆时的生命安全。但浅层风预报，在国内很不成熟。为了
攻克这一难题，西安卫星测控中心气象台的预报、观测人员把宿舍搬到了设备车上
，统计研究了场区30多年来的气象资料，每天只睡不到3个小时。积沙成塔，很快
他们便从浩如烟海的历史资料中找出了准确的预报方法。先后制作浅层风预报155
份，通过和内蒙古场区实测数据的比对，进行误差分析，初步总结出了场区浅层风
的变化规律，将48小时浅层风的预报准确率提高到83%，解决了浅层风预报这一重
大难题。这些科研创新成果为飞船的按时着陆和及时回收提供了保证。 

    神舟六号飞船在内蒙古中部草原成功着陆，标志着经过6次实战任务检验，我
国载人航天着陆场系统取得了重要的阶段性成果，一个具有中国特色、配套齐全、
适应载人航天高安全高可靠性要求的载人航天着陆场系统已经建成。 

     

背景链接 

航天器的返回 

　　●李超军 

    航天器的返回，是航天活动中一项重要的技术，对提高各类航天器的使用价值
和发展载人宇航技术等，都有重要意义。航天器的发射入轨，是由运载火箭将其从
静止状态逐渐加速到宇宙速度并送入运行轨道的。而航天器从天上返回地面，则是
一个减速过程，它靠定时启动制动火箭并在地球大气层阻力帮助下将速度逐步降低
，并要付出“过五关斩六将”式的艰辛，才能实现完好回收。 

    首先，要在运行轨道上由制动火箭使其精确地转变成返回姿态，使飞行方向与
地平线成预定的再入角。如果返回的姿态不对，不仅不能返回，而且有可能被抛到
更高的轨道。二是控制系统启动制动火箭的时机，必须严格掌握，执行返回程序的
一切设备都必须精确无误地工作，如果有一个部件发生问题，就会出现“一着不慎
满盘皆输”的后果。三是航天器离开原来的运行轨道后，在重力作用下沿着过渡轨
道自由下落到距地面约100公里的高度开始进入大气层，这当中要承受很大的过载
冲击。四是航天器在进入大气层后，以每秒几千米的速度冲击稠密大气层，会产生
很大过载；加上迅速减速的过载冲击，会使航天器产生强烈的振动。航天器在稠密
大气层中穿行，使周围空气受到剧烈的摩擦和压缩，温度升高到几千度。这些要求
航天器结构和仪器设备必须具有很高的强度和严格的防热系统，才能不致化为灰烬
。五是着陆阶段，在15公里以下的高度，航天器仍然有每秒数百米的速度，降落伞
等安全回收设备必须绝对可靠，否则便会被撞得粉碎。 

    航天器的返回，是各种高新技术的综合运用，难度很大，就如同一台大型“交
响乐”，必须极其精确完美。1975年11月26日，我国成功发射第一颗返回式人造卫
星，卫星在轨道上正常运行了3天以后，成功返回祖国大地。我国成为继前苏联、
美国之后的第3个掌握航天器返回技术的国家。1999年至2005年，我国相继成功发
射、回收了神舟一号至神舟六号6艘飞船，有3名航天员遨游太空，使我国步入了航
天大国行列。 

( 来源：解放军报第10版   发布时间： 2005-10-19 06:15 )


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