北京航天飛行控制中心

我國繞月探測工程的飛行控制中心

北京航天飛行控制中心(Beijing Aerospace Control Center )(BACC)成立於1996年3月,是中國載人航天工程任務的指揮調度、飛行控制、分析計算、數據處理和信息交換中心,也是我國繞月探測工程的飛行控制中心,承擔繞月探測衛星“嫦娥一號”飛行控制和長期管理任務。還承擔著我國衛星發射的指揮保障任務,是我國對外測控服務的一個窗口。

北京航天飛行控制中心坐落於北京西北郊唐家嶺的北京航天城內,是中國載人航天任務的指揮調度、飛行控制、數據處理和信息交換中心。

天問一號火星探測器2020年7月23日順利升空后,北京航天飛行控制中心接過接力棒,將在接下來的數月內全力護送“天問”抵達火星。

中樞神經


北京航天飛行控制中心
北京航天飛行控制中心
位於北京北郊的北京航天飛行控制中心,再次成為全世界關注的焦點。多年來,神舟系列飛船的成功發射,曾使這裡吸引了世界的目光。今天,嫦娥一號衛星騰空而起,從升空到環月飛行,在這裡將全過程實施統一調度、指揮和控制。
北京航天飛行控制中心成立於一九九六年三月,組建十多年來,這裡圓滿完成了六次“神舟”號飛船飛行控制任務和衛星指揮保障任務,建成了中國第一個、世界第三個具有透明控制能力、可視化測控與指揮能力、高精度實時定軌能力、多類型數據融合處理能力、自動化飛行控制能力的現代化飛行控制中心。
北京航天飛行控制中心主任朱民才向記者介紹,該中心自組建以來,堅持走自主創新之路,突破了航天飛行器、透明控制、高精度軌道確定、飛控自動化等一系列關鍵技術,成功研製了以載人航天飛行控制軟體為核心的一系列大型軟硬體系統。
朱民才說,該中心是這次繞月探測工程的飛行控制中心,主要負責飛行期間的組織指揮、數據處理、控制計算、分析決策和信息交換,同時也是在軌長期管理和控制操作的中心。所有的測量數據都匯聚到這裡,所有的指令都從這裡發出,應急決策也在這裡做出最終決定。
“從衛星起飛后的四百秒,到衛星的壽命結束,所有對衛星的控制工作都是在這裡完成的。”朱民才說。
朱民才說,這次飛行分為四個階段:第一階段是發射階段,由運載火箭把衛星送入地球軌道,二十五日下午六點左右進行第一次變軌控制;第二階段是調相階段,經過三次變軌使衛星獲得奔向月球的能量;第三階段是地月轉移階段,衛星將瞄準月球的方向飛去,這個過程大約需要一百一十四個小時;第四階段是近月制動階段,當衛星接近月球時,對衛星進行減速,這一控制過程分三次完成。
“第一次近月制動安排在十一月五日中午十一時二十五分。”朱民才說,通過這次控制,衛星將達到近月點二百公里、遠月點八千六百九十七公里、周期為十二小時的繞月橢圓軌道。如果這次控制成功,嫦娥一號衛星百分之九十的任務就成功了。
朱民才說,這次飛行控制過程非常複雜。衛星在飛行期間一共要經歷十幾種不同的飛行模式,飛控中心對衛星的控制指令多達兩千多條,數據注入有五十七種不同的功能。此外,這次飛行控制新技術多,關鍵技術多,包括地月轉移的控制技術、月球軌道的精密定位技術、多體制聯合測量技術等。
儘管難點頗多,但北京航天飛行控制中心對完成這次這次任務充滿信心。“我們編寫了實施方案二十八份,技術方案累計達四千八百多頁。我們做好了充分的準備。”朱民才說。

領導信息


中心主任:李劍

直擊飛天


2011年11月1日凌晨5時許,北京航天城飛行控制大樓,徹夜未眠的燈火依然注視著一個個往來忙碌的身影。一個多月前,這裡見證了中國首個目標飛行器“天宮一號”發射成功的喜悅,此刻,歷史的指針又悄然指向一個激動人心的時刻:“神舟八號”飛船發射。
作為中國載人航天和深空探測的“神經中樞”,北京航天飛行控制中心圓滿完成了歷次神舟航天飛行和嫦娥繞月探測任務。今天這裡再擔重任,承擔天宮一號/神舟八號交會對接任務的飛控決策、軌道控制、數據分析處理、應急控制,以及入軌運行后的長期管理。
5時28分,飛船發射進入30分鐘準備。這時的飛控大廳,顯得格外莊嚴和安靜,正前方的巨幅大屏幕上方清晰地標示著不斷變化的北京時間、任務時間和準備時間,它們與百餘個顯示工作站,構成了整個飛行控制工作的核心平台。
屏幕的最右側,呈現出千里之外的壯觀畫面:晨曦、大漠戈壁,倚天矗立的巨型運載火箭運載火箭,強弓滿弦,只待衝天長嘯。
坐在總調度台上的喬宗濤,兩眼緊盯顯示屏,對各類數據進行著最後的複核。作為北京航天飛控大廳總調度的他,將在這裡下達飛船發射、運行段和交會對接段的所有指揮調度口令。
“10、9、8、7……”,隨著,揚聲器里傳來的最後讀秒聲,所有目光都在大屏幕上凝固。
“點火!起飛!”
5時58分,轟鳴聲中,長征2F遙八火箭托著“神舟八號”騰空而起,飛越神州的山山水水,向著“天宮一號”進發。
此時,從四面八方的地面測控站、各遠洋測量船和密布的天基測控網發來的數據迅速向北京中心彙集。身著藍色的工作服的參試人員利用這些傳來的數據,緊張地進行飛船遙測數據和軌道數據處理,密切監視艦船的飛行狀態,適時對飛船注入控制指令。
大屏幕上,不斷跳躍著各測站傳來的飛行參數,鏗鏘的報告聲在大廳接連響起:
“發現目標!”
“跟蹤正常!”
……
助推器分離、整流罩分離……,隨著一連串完美動作,583秒到來了,操控人員的手指幾乎都下意識地放到鍵盤上,眼睛注視著前方。
“船箭分離!”
隨著這被打破的寧靜,一條關鍵的指令向飛船發出,“太陽能帆板展開”,“長江五號跟蹤正常”的報告聲響起。
位於飛控大廳右側的計算機終端機房內,技術人員此時則正全神貫注地收集數據,緊張地進行軌道數據處理,確定初始軌道根數,密切監視著“神舟八號”的飛行狀態。
6時12分,又一個重要時刻到臨,北京中心軌道室一位年輕的工程師準確地算出近地點高度約200公里、遠地點高度約330公里的飛船的精確入軌參數。隨後,中國載人航天工程總指揮常萬全宣布:神舟八號飛船發射任務圓滿成功!
此時飛控大廳內的大屏幕上,在蔚藍色的太平洋的映襯下,代表“天宮一號”、“神舟八號”的兩個醒目亮點,正靜靜等待著那不久之後的“太空之吻”。
飛控大樓外,東方漸白,在喜悅中神州大地迎來了新的一天。
昨天,中國載人航天工程開啟了一段新的征程——神舟九號出征太空,踏上牽手“天宮”的相約之旅。沉寂了八個多月的北京航天城,昨天再次沸騰,世界的目光再次聚焦這裡。北京航天飛行控制中心飛控大廳大屏幕上,各種數據和色彩斑斕的曲線不斷閃爍,跳躍著的北京時間、任務時間、飛行時間,牽動著在場每個人的心。北京航天飛行控制中心作為天地間聯繫的唯一紐帶,所有的指令都從這裡發出,所有的數據都在這裡匯聚,所有的控制都在這裡實施。這裡有一群遙控“神舟”太空遨遊的人。
記者李鋼、趙琳琳 通訊員謝波、姜寧
喬宗濤
沉著調度“天地間”
飛控大廳第二排調度席上一個年輕的面容吸引了記者的目光。他是首次載人交會對接飛控總調度喬宗濤,第二次坐在這個位置上的他坦言,與2011年首次交會對接任務時相比,他更有感覺。
從“神九”升空到準確入軌,從在軌測試到變軌調相,從自主控制到航天員穿艙試驗,從手控對接到飛船返回,整個飛控過程中成千上萬條調度口令都要由總調度來下達。在飛船發射上升段短短5分40秒里,喬宗濤要有條不紊地與十幾個方向測控站、40多個測控點進行溝通。“每次發射前的幾分鐘,遠比運動員站在起跑線上的心情複雜得多。”喬宗濤笑著告訴記者。
在備戰任務的數次演練中,為了更好地與航天員溝通,他沒日沒夜地練習口令,熟悉飛控過程,經常一坐就是一整天。
李勰
三分鐘確定入軌參數
18時46分許,隨著喬宗濤的調度聲響徹飛控大廳。與此同時,在與飛控大廳毗鄰的軌道機房裡,軌道確定崗位年輕的工程師李勰和他的同事們正在緊張地進行著入軌根數的計算。這是一個至關重要的參數,也是任務進程中至關重要的一步,是判斷飛船是否進入預定軌道的重要依據。
如此重要的參數,留給他們的時間只有180秒。李勰從來自不同方向不同測站的鋪天蓋地的數據中,判斷、選出誤差率最小的數據源進行運算,進行軌道根數選優,164秒就拿出了準確的軌道初值。7分鐘后,李勰根據軌道初值又算出了精確的飛行器入軌參數。兩個至關重要的軌道參數,他們僅用了不到10分鐘,精度達到了毫秒量級。他們大都有“強迫症”傾向,不允許有任務差錯,精益求精。
費江濤
發送入軌第一條指令
18時46分許,在遙控發令崗位的年輕工程師費江濤沉著監視判斷下,一串重要指令向神舟九號發出。幾秒鐘后,飛控大廳大屏幕上,神舟九號展開兩隻巨大的“翅膀”,在軌道勻速飛行。
費江濤的崗位被稱作“遙控發令”。飛行器每一次姿態調整、每一次變軌,甚至飛行器上科學儀器的每一次開機與狀態設置都是通過他們這個崗位發送的控制指令來完成的。“發往太空的指令,只需幾秒鐘就能到達,一旦發送就沒有機會更改,必須‘百發百中’。一旦失誤,將功虧一簣。”為了確保萬無一失,費江濤做了精心的準備。為了保證指令發送的準確性,他要熟練掌握飛行器的整個技術狀態,每一個操作過程中都要想好下一步。除了發送指令,他還要監控指令發送和執行后飛行器的狀態。

發射中心


從“神舟”一號到“神舟”六號,中國北京航天指揮控制中心以百分之百的測控成功率,給世界一個精彩的亮相。中國已經成功掌握載人航天飛行控制技術,並成為繼俄羅斯、美國之後的世界第三大載人航天飛控中心。2005年,中央軍委主席胡錦濤簽署通令,為他們記集體一等功。
北京航天飛行控制中心
北京航天飛行控制中心
北京航天飛行控制中心
北京航天飛行控制中心
測控通信系統是載人航天工程七大系統之一,北京航天指揮控制中心是這個系統的“神經中樞”。“神舟”飛船上天后能否進入軌道、正常運轉、安全返回,航天員能否準確無誤地完成各項飛行操作等等,完全依賴於指揮控制中心統一指揮和調度地面龐大複雜的測控系統,實施精確的測量和控制。為確保載人航天成功,北京航天指揮控制中心科技人員研製出具有7000多個模塊和100餘萬行源程序的飛行控制軟體系統,制定出《測控通信系統初步實施方案》、《飛船試驗組織關係》等上百套不同崗位的操作方案以及上百套應急處置方案。在“神舟”五號載人航天飛行時,該中心先後進行軌道確定28次,按計劃啟動軟體進程1400餘個,發送遙控指令鏈87條,遙控指令437條,程式控制指令445條;指令發送、數據注入全部準確無誤,在中國載人航天史冊上創下零失敗紀錄。
載人航天器的精確返回控制技術,是載人航天飛行安全成功的核心技術之一。指揮控制中心科技人員獨創返回控制參數計算與返回落點預報方法,開發出飛船返回的心控制軟體,在目標落點等計算結果的精度、準確性和可靠性上,超過任務總體技術要求,填補了國內空白,使我國成為繼俄、美之後第三個掌握此項技術的國家。
飛船軌道精度是世界性難題。指揮控制中心科技人員運用高精度時間與坐標系統、大氣密度計算模式等先進技術,使飛船定軌精度優於百米量級,取得我國近地航天器定軌30年來的重大突破,為我國曆次載人航天飛行任務的成功作出重要貢獻。
隨著我國載人航天事業的發展,指揮控制中心相繼攻克測控過程可視化技術、飛行控制自動化技術、智能化故障診斷技術、應急救生控制技術等重大科技課題,8項技術達到國際先進水平,建設成為世界第三個具有透明控制能力、可視化測控與指揮能力、高精度實時定軌能力、高速數據處理能力、自動化計劃生成能力的現代化飛行控制中心。
俄羅斯宇航局局長到北京航天指揮控制中心參觀時,連連讚歎:“中國人了不起,你們在短時間內創造了奇迹!”

人才陣容


北京航天飛行控制中心
北京航天飛行控制中心
該中心274個重點崗位中,30歲以下的年輕人佔了85 %以上,他們大都是1995年以後畢業的博士、碩士和本科生。有100多名青年科技幹部已經成長為各個專業的技術帶頭人,關鍵技術課題負責人平均年齡不足30歲,形成了朝氣蓬勃的優秀青年科技人才方陣。
北京航天飛行控制中心擔負著我國載人航天飛行控制任務,是載人航天飛行任務的指揮調度、飛行控制、數據處理和信息交換的中心。為了激勵更多的青年科技人才獻身祖國航天測控事業,中心黨委堅持用載人航天工程這一偉大事業凝聚人,積極為青年科技人才脫穎而出鋪路搭橋。在工程實踐中,他們大膽起用年輕人,每年選派部分青年科技骨幹到國內外一些科研院所學習交流,或送往清華大學、北京航空航天大學深造。同時,中心還制定了一系列激勵機制,破格選拔優秀青年科技幹部擔任領導職務,設立“科技幹部突出貢獻獎”、“特別貢獻獎”、“金星獎”,激勵一大批技術全面、作風過硬的高素質青年航天測控人才脫穎而出。
目前,這個中心已擁有博士、碩士119名,高級工程師95名,先後在國家核心期刊和學術會議上發表學術論文340多篇,153項科研成果獲得省部級以上獎勵,15人享受政府特殊津貼,5人獲航天基金獎。1996年組建以來,這個中心圓滿完成了6次神舟飛船飛行控制任務,建成了我國第一個、世界第三個現代化飛行控制中心。在神舟六號載人航天飛行測控任務中,他們自主研發的精確返回控制技術,使返回艙實際運行軌跡比神舟五號精確了2.8公里。他們自主研發的高精度實時定軌技術,是我國近地航天器定軌技術30年來的重大突破。

主席來訪


北京航天飛行控制中心——胡錦濤來訪
北京航天飛行控制中心——胡錦濤來訪
2005年10月16日時許,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席胡錦濤來到北京航天飛行控制中心,與正在太空飛行的航天員費俊龍、聶海勝進行實時通話。中央人民廣播電台、中央電視台、中國國際廣播電台、新華網、人民網進行現場直播。

發射歷程


2018年初,北京航天飛行控制中心組建火星探測任務飛控團隊。
2019年10月和2020年2月至3月,北京航天飛行控制中心分別組織完成了內場遙操作聯試和無線聯試,對中心方案設計、系統間介面和新一代飛控系統進行了驗證。
2020年6月,組織完成了深空介面聯試和測控通信系統聯調,對任務中各類信息收發的正確性進行了檢查確認。
2020年7月,集中開展了關鍵飛控過程協同演練,對任務各系統及系統間工作協同性進行了驗證。
2020年7月23日,天問一號火星探測器順利升空后,北京航天飛行控制中心接過接力棒,將在接下來的數月內全力護送“天問”抵達火星。