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航天科技五院轨道设计团队助力“嫦娥四号”飞行记
来源:中国航天报     日期:2019年01月09日    字体:【】【】【

1月3日上午8点,当清晨的第一缕阳光照到北京航天飞控中心大楼的时候,周文艳已经跟手中复杂的数据较上了劲。同样埋首在密密麻麻数据中的,还有周文艳的那些“为嫦娥画飞天轨迹”的同事们。

这天上午,“嫦娥”到了落月的最后关头。这个被中国人送上来的仙女,在奔过40多万公里的星河路途后,即将在月球背面降落。

为嫦娥四号设计飞天轨道

为护送嫦娥四号顺利落月,周文艳和同事们为她悉心设计了最优飞行轨道。

上午9点,嫦娥四号到了环月飞行的最后一圈。而在此之前,为了在最恰当的时机实现完美落月,“嫦娥”已经绕着月宫徘徊了半月之久。周文艳看着实时轨道数据,截至这个阶段,和预期基本没什么偏差。她轻轻呼了一口气。

嫦娥四号首次着陆月球背部是有难度的。虽然它是嫦娥三号的备份,但两者的奔月轨迹却有明显差异。“具体来说,就是在绕月轨控策略上有设计差异。”周文艳说。这位五院总体部的轨道设计师,从嫦娥一号到嫦娥四号,全程参与“嫦娥”奔月计划。

难度恰恰与月球的地理环境相关。与月球正面相比,背部布满了大大小小的撞击坑,地形崎岖,能满足探测器降落条件的区域不多,所以必须要让探测器“指哪儿落哪儿”,这就对降落的时机、地点提出了更精准的要求。

这也恰恰是嫦娥四号飞行时间较嫦娥三号更长的原因。“要满足这样的要求,就需要对轨道面、轨道形状等进行多次细微的调整,这也就延长了嫦娥四号的绕月飞行时间。”周文艳解释。

“这里面涉及很多的运算,但不像你想的那么辛苦。”面对记者的追问,周文艳轻描淡写地解释。“按需求写好程序,让程序自己在那里跑,第二天就像‘收租子’一样,直接拿结果就行了。”

在这个智商卓越的团队中的任何一员看来,只要能用脑子解决的事都不算事。

“嫦娥”在天上飞 他们在地上算

上午10点,嫦娥四号进入落月的最后20多分钟。高珊匆忙喝了口水,小跑着回到岗位上监测数据。

自打“嫦娥”发射之后,她和同事就在一刻不停地测算中度过。他们要核定航天器的实际飞行情况是否和预想中一样,并为后续发出的每一道飞控指令提供依据。

面对海量的计算任务,高珊和队友们萌生了创新想法,能不能提高点计算效率?他们想了几天,拿出了一款“半分钟计算神器”,实现了对实时数据和分析结果的自动读入、读出,既提升了飞控复核的分析效率,又避免了人工操作的失误。

去年12月8日嫦娥四号发射升空,在此后将近一个月的时间里,“嫦娥”在天上飞,他们在地上算,算着算着就过了新年。

某种程度上,深空探测轨道设计团队的成长史,就是一部嫦娥工程的轨道设计史。周文艳回忆,当年嫦娥一号的轨道还是老专家杨维廉老师亲自参与设计的。“我们的许多算法、模型就是从那个时候开始积累的。”周文艳说。

在多次的轨道设计中,团队需要结合工程任务的新问题、新情况,不断地开发新工具、新算法。嫦娥四号探测器要求精准落月,做到“定点定时”。为了解决这个难题,团队中的刘德成专门开发了一套新算法来进行运算分析和优化设计。

高珊负责的是“鹊桥”中继星轨道设计,作为“半路接手”的设计师,她与周文艳度过了许多个跨洋通信的白天黑夜。当时,周文艳在国外访学,两人通过邮件交流轨道设计心得,隔着漫长的时差,经常是“早上问、半夜回”,一个问题要来回讨论好几天。航天史上大名鼎鼎的地月中继通信卫星的halo轨道维持策略,就是在这跨洋邮件的一来一往中诞生的。

上午10点26分,“嫦娥”稳稳地降落月球背部,周文艳和高珊的工作告一段落,这两位人间“嫦娥”终于松了一口气。(赵聪 蒲成)

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