专访电扫雷达队队长彭灵翔:我们带神舟穿过"黑障"

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导读: [img]http://pic.itiexue.net/pics/2009_7_11_7176_9607176.jpg[/img]神舟三号返回舱在内蒙古四子王旗主着陆场成功落地。 秦宪安 摄 新华网消息:这是世界航天界的一个普遍难题:当飞船返回舱穿越距离地球表面高程40至80公里的这段范围时,会与外界完全失去联系,这段区域被称为航天测控的"黑障区"。 总装某基地活动测控回收部着陆场站电扫雷达队队长、曾六次参加神舟任务的彭灵翔,日前向记者介绍了他们是如何帮助飞船尽快穿越"黑障区",找到回


铁血网提醒您:点击查看大图神舟三号返回舱在内蒙古四子王旗主着陆场成功落地。 秦宪安 摄

新华网消息:这是世界航天界的一个普遍难题:当飞船返回舱穿越距离地球表面高程40至80公里的这段范围时,会与外界完全失去联系,这段区域被称为航天测控的"黑障区"。


总装某基地活动测控回收部着陆场站电扫雷达队队长、曾六次参加神舟任务的彭灵翔,日前向记者介绍了他们是如何帮助飞船尽快穿越"黑障区",找到回家的路的。


什么是"黑障区"?


彭灵翔说,按照运行轨迹,神舟飞船在返回段的跟踪搜救工作分为3个阶段进行。第一阶段是获取飞船在返回地面、穿越大气层时的飞行数据,精确跟踪;第二阶段是发送控制飞船指令和预报落点;第三阶段是搜索返回舱,救援航天员,处置返回舱。


他说,这三个阶段就像跑接力棒一样,一棒接着一棒,哪一棒也不允许出问题。其中第一阶段的工作尤为关键,这是因为,在这个阶段,有个"黑障区"。


所谓"黑障",是发生在大气层的一种特有现象。当卫星、航天飞船、洲际导弹等空间飞行器以很高的速度再入大气层返回地球时,在一定高度和一定时间内与地面通信联络会严重失效,甚至完全中断。


彭灵翔说,要完成第一阶段的任务,首先要解决飞船在"黑障区"内的跟踪测控问题。由于船外的无线电信号进不到船内,船内的电信号也传不到船外,就不能采用统一测控系统设备来跟踪测控飞船。但是,雷达可以通过反射式工作跟踪飞船。


电扫雷达队的跟踪任务有多重要?


彭灵翔说,着陆场站电扫雷达队是着陆场系统迎接飞船的"回收测控第一棒",承担着第一阶段的任务。在飞船再入大气层时,就只有电扫雷达队一套设备跟踪飞船,传送飞船飞行数据。如果不能获取数据,后面的测控设备无法发送控制飞船的指令,不能打开降落伞。所以,电扫雷达队的跟踪任务是"一锤子"买卖,只许成功,不许失败。


他回忆说,在执行首次神舟任务时,电扫雷达队制定了各种方案,如目标识别方案、目标捕获方案。操作手反复背记飞船理论弹道,一遍又一遍模拟演练应急预案。为了练就"一抓就准、一跟就稳"的本事,他们白天跟飞鸟,晚上跟飞机;晴天跟气球,雨天跟信标。光用来存储跟踪数据的硬盘,就买了无数块。


神一出"黑障区"前后出现丢失20多秒的情况


彭灵翔说,通过精心的准备、刻苦训练,1999年,电扫雷达队在"神舟一号"进入大气层,距离雷达站500多公里处,就及时捕获住了飞船,并及时将测量数据传递给统一测控系统,通过他们发送指令,飞船安全着陆,圆满完成了任务。


首飞成功了,大家虽然很高兴,但也发现了任务中的不足--在任务中,雷达跟踪目标一段时间后,在出黑障区的前后出现了丢失20多秒的情况。


在神舟二号任务中,再次出现了相同的情况。彭灵翔和他的同事们不禁陷入沉思:神秘的丢失究竟是什么引起的?这是雷达设备本身的问题吗?


他们成立了攻关小组,通过两次任务数据,反算出飞船的飞行状态,通过建立数学模型,计算出包围飞船周围等离子体的密度,应用电磁场理论,进行进一步的分析。


通过多个无眠之夜,最后得出了飞船出"黑障区"后雷达目标特性变化剧烈,信号必然丢失的结论。这是我国对黑障区跟踪飞船的第一手结论。专业人员戏称这段丢失时间为"隐身区"。


神七只丢失了11秒


找到问题症结所在之后,彭灵翔他们一直在思索,看能不能找到一种办法尽可能缩短雷达目标丢失时间。


他们最终找到了两个简单而有效的办法:一是人工记住飞船丢失时的位置,计算它的速度值,提前计算出后面几个时间飞船的位置,再人工拉动雷达天线,雷达重新搜索、捕获目标,这个办法叫做"人工预报等待点引导方式";或者利用飞船在再入大气层时,会发出可见光的实际,使用一套镜(类似于望远镜),引导雷达搜索飞船,一旦等离子体不吸收电磁波,雷达立马就可以捕获飞船,这个办法叫做"镜引导方式"。


这两个办法在后续的试验任务中都发挥了重要作用。


彭灵翔说,"人工预报等待点引导方式"应用到了神舟三号任务中,引导雷达等待拦截,18秒就把飞船重新捕获。第二个方法在神舟四号任务得到应用,当雷达信号出现丢失时,指挥员果断下达了"切换镜引导方式",操作手熟练拉动炮镜,捕获飞船周围的火球,引导雷达不到16秒就把飞船重新捕获。神舟五号任务中,把两方法联合应用,不到15秒就把神舟五号飞船重新捕获住。


但他们还是不满意,认为这两种方法均有局限性。"炮镜引导方式"只能应用于黑暗环境,如果飞船白天返回,它的作用就不能发挥;而"人工预报等待点引导方式"精度较差,自动化程度差。


他们通过建立数学模型,拟合任务数据,编写了一个雷达自动化捕获软件。该软件能实时算出飞船进入大气层的时间和位置,能算出飞船在穿越黑障期间的理论位置,引导雷达在推算出飞船的理论位置下等待拦截。这种软件能克服"炮镜引导方式"和"人工预报等待点引导方式"两种方式的不足,能实现雷达自动化智能捕获飞船。


彭灵翔说,神七任务中,在飞船白天返回、炮镜引导方法无法应用的挑战下,他们应用这一最新的研究成果,精心测控,最终创造了飞船出"黑障区"目标丢失后雷达重捕时间不到11秒的佳绩。


"神七成功后,我们一直在自问,难道11秒就是我们终极吗?"彭灵翔说。


这个问题的答案,没有悬念。(巩琳萌 马璟)


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