中新網(wǎng)北京3月24日電 題：北京航天指揮控制中心：指點“神舟”激揚太空
作者 劉冰 楊冰
2003年10月15日9時，伴隨著驚天的轟鳴，楊利偉駕乘“神舟”五號飛船在長征火箭的托舉中直上蒼穹。
“飛船正常入軌”、“太陽帆板展開”、“航天員狀況良好”、“飛船開始返回”……一個個振奮人心的消息傳向世界。這里是中國載人航天測控網(wǎng)的指揮控制中心，從布陣三大洋的4艘“遠望”號航天遠洋測量船到遍布在全國各地的陸地測控站，數(shù)以億計的測量控制數(shù)據(jù)在這里交匯，又由這里將數(shù)以千計的指令發(fā)向太空，牽引著楊利偉和“神舟”五號飛船完成這一永載中華民族史冊的莊嚴飛行。
歷史的筆墨在這里盡情渲染，中國航天測控人的榮耀在這里盡情展現(xiàn)。從“神舟”一號飛上太空到“神舟”五號成功返回地面，北京航天指揮控制中心以百分之百的測控成功率為中國載人航天事業(yè)做出了突出貢獻。2005年，中央軍委主席胡錦濤簽署通令，為他們記一等功。
精測妙控，數(shù)十萬條指令鋪就中國飛天路
中國航天發(fā)射的時針指向一個撼人心魄的瞬間：1999年11月20日6時30分，中國第一艘無人試驗飛船“神舟”一號從酒泉大漠騰空而起，飛向太空。21小時后，在地面測控系統(tǒng)的持續(xù)跟蹤與控制下，飛船準確返回地面。作為中國載人航天測控網(wǎng)的“心臟”，北京航天指揮控制中心給世界一個精彩的亮相，并以一系列高精度的軌道控制宣告，中國已經(jīng)成功掌握了載人航天飛行控制技術，并成為繼俄羅斯、美國之后的世界第三大載人航天飛控中心。
測控通信系統(tǒng)是載人航天工程七大系統(tǒng)之一，北京航天指控中心是這個系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”�！吧裰邸憋w船上天后能否進入軌道、正常運轉(zhuǎn)、安全返回，航天員能否準確無誤地完成各項飛行操作等等，完全依賴于指控中心統(tǒng)一指揮和調(diào)度地面龐大復雜的測控系統(tǒng)，實施精確的測量和控制。
在“神舟”一號飛船飛上太空前的1995年，指控中心所在的北京航天城仍然是一片稻田和荒地。沒有一臺載人航天測控通信設備，也沒有一條測控軟件語句，很多人擔憂地表示，中國的載人航天工程將因北京中心建設的速度和質(zhì)量而推遲。
“一定要讓中國的飛船早日進入太空�！睉阎I身祖國航天事業(yè)的強烈使命感，中心人向一個個困難和挑戰(zhàn)發(fā)起了沖擊。指控大樓還沒有建成，各種設備也沒有到位，技術人員卻在計算機上、在圖紙上把一個個分系統(tǒng)建成了，成功研制出具有7000多個模塊和100余萬行源程序的飛行控制軟件系統(tǒng)，制定出《測控通信系統(tǒng)初步實施方案》、《飛船試驗組織關系》等百余套不同崗位的操作方案。
1999年5月23日，俄羅斯宇航局局長高布契夫到指控中心參觀訪問時，面對充滿現(xiàn)代氣息的控制大廳和完備的指揮控制系統(tǒng)連連贊嘆：“中國人真了不起，你們在短時間內(nèi)創(chuàng)造出了奇跡！”
載人航天是一項高風險的事業(yè)。航天測控更是要求精益求精、分秒不差，任何絲毫的差錯都可能造成飛行任務的失敗。對指控中心來說，更大的考驗和風險伴隨著“神舟”飛船的一次次飛行紛至沓來，而他們一次次用精湛技術和堅毅果敢，準確地將指令發(fā)向太空，在浩瀚天宇留下一條條絢麗的軌跡。
“神舟”一號飛船返回地面前那驚心動魄的一幕，至今仍留在許多中心人的腦海中。當飛船飛行到第14圈時，北京中心按計劃向飛船發(fā)出了返回控制注入指令。
“注入失敗”、“再次注入”、“失敗”，總調(diào)度的聲音在指控大廳里回響，每一句都扣人心弦。此時，距離實施返回制動已不足40分鐘。如果不能在限定時間內(nèi)把指令重新注入，飛船將可能失去控制，無法返回地面。
氣氛驟然緊張。為了決戰(zhàn)決勝、確保成功，面對載人航天測控任務，指控中心組織開展了數(shù)百次內(nèi)部演練和與各系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，制定了幾十套乃至上百套應急處置方案，對異常情況下應急測控的每一個電鈕、每一個開關、每一項操作，都明確規(guī)定了由何人何時去執(zhí)行，不斷錘煉技術人員查找、分析、判斷和處理問題的能力。
緊急時刻，中心主任、航天測控專家席政連忙從指揮席來到操控臺前，指揮技術人員緊急處置。
時間一分一秒地過去。從進行故障原因分析、測控覆蓋分析到完成數(shù)據(jù)注入仿真試驗，乃至提出故障處理方案，北京中心在短短的30分鐘里迅速完成。席政果斷決策，在飛船進入遠望三號測量船的測控海域組織實施。
“注入開始”，隨著北京中心總調(diào)度沉穩(wěn)的口令，一串指令鏈飛向太空。指控大廳大屏幕上的數(shù)據(jù)隨即顯示，飛船執(zhí)行了返回調(diào)姿、制動點火、升力控制啟動等一系列太空動作，正在向地球返航。
成功了！當人們從緊張的心境中舒緩開來時才發(fā)現(xiàn)，此時距飛船飛離航天測控網(wǎng)的時間已不到10秒鐘。
航天試驗始終都伴隨著風險。每次試驗都有可靠性指標，但畢竟還是有一些小概率事件發(fā)生。雖然有很多備份的手段能夠保證成功，但是也會出現(xiàn)某些意外的情況，有時會出現(xiàn)一種非正常的狀態(tài)。
那是在執(zhí)行“神舟”二號飛船任務期間，當飛船進入上升段飛行的358秒時，北京中心的兩臺計算機突然同時出現(xiàn)死機，這就意味著整個北京中心將處于癱瘓狀態(tài)。
“必須在飛船入軌前使計算機恢復正常！”在指控大廳現(xiàn)場指揮的首長和專家非常焦急。時間在一秒秒地飛逝。
時任軌道室主任的朱民才是中國航天測控領域的年輕專家，與中心計算機軟硬件系統(tǒng)結(jié)下了深厚的感情，對每臺設備的功能特點以及各分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局都一清二楚，在他心目中，所有的設施和系統(tǒng)就像是自己的孩子一樣。
飛船發(fā)射升空后，在太空中出現(xiàn)的任何意外和問題，只有北京航天指揮控制中心能夠采取應急技術手段去補救和解決。而這時，距“神舟”二號飛船入軌已不足4分鐘！
多年積累下來的經(jīng)驗告訴朱民才，此時此刻已來不及層層請示匯報，辦法只有一種，那就是強行重啟計算機！這是一種最冒險也是最有效的搶救措施，如果這兩臺計算機不能恢復正常工作，將會使中心計算機系統(tǒng)的程序造成惡性循環(huán)，飛船將立即失去控制，也就直接導致整個任務的失敗。
事不宜遲！沒有辦法的辦法就只有孤注一擲。當朱民才命令兩名技術人員立即重啟計算機時，他自己的腦海中也是一片空白，心跳也在不斷加速，仿佛那一瞬間就要窒息似的。
奇跡發(fā)生了！當朱民才吃力地睜開緊閉著的雙眼時，他不由自主地猛拍了一下自己的大腿，驚叫了一聲：“好！”之后，突然一個踉蹌整個身子就要往后倒，幸虧被站在他身旁的兩位技術人員扶住了。
當朱民才怔了怔回過神來時，兩臺計算機已經(jīng)按程序正常運行了。此時距“神舟”二號飛船入軌還不到1分秒。
一次次艱險的考驗，將這支年輕的航天測控隊伍磨礪成一支敢打硬仗、能打硬仗、善打硬仗的戰(zhàn)斗集體。
2003年3月26日凌晨，“神舟”三號飛船開始進行環(huán)繞地球的第三圈飛行。突然，指控中心技術人員從監(jiān)控屏上發(fā)現(xiàn)，數(shù)管遙測數(shù)據(jù)出現(xiàn)了丟幀、亂碼的現(xiàn)象，無法進行拼幀處理。
緊接著喀什、卡拉奇等測控站，“遠望”四號測量船相繼出現(xiàn)了同樣的異常現(xiàn)象，并且相互接收的數(shù)據(jù)不正確。如果不立刻解決，指控中心將失去與飛船的任何聯(lián)系，飛行任務面臨失敗的危險。事不宜遲，孫軍、任俊杰通過縝密的分析計算，在短時間內(nèi)確定了問題出現(xiàn)的部位、機理和處置對策，通過與各測控站的配合協(xié)作、緊張工作，很快就將所有故障一一排除。
在執(zhí)行“神舟”三號飛船留軌艙測控管理任務中，地面數(shù)據(jù)注入多次失敗。若重新注入至少需要10分鐘，而當時進行跟蹤的地面測量站只有2分鐘的觀測時間，飛管室工程師楊震果斷提出了截然不同的對策，利用最后一分鐘時間把倒數(shù)幀數(shù)據(jù)重新注入一次，然后再注入最后一幀數(shù)據(jù)，大量縮短了數(shù)據(jù)注入的時間。留軌艙化險為夷。
在執(zhí)行“神舟”四號飛船測控任務中，軌道室工程師劉成軍在瞬息萬變的數(shù)據(jù)變化中突然捕捉到一個不尋常的跳碼，并很快確認這是飛船返回過程中的一個參數(shù)被調(diào)整成初始值后產(chǎn)生的異常情況，隨即進行了正確處置，避免了一起重大事故。
航天無小事，成敗系于毫發(fā)。身經(jīng)百戰(zhàn)的測控專家席政深有感觸地說：指控中心任務艱巨，責任重大，成敗攸關載人航天事業(yè)的大局。每一次任務都不能有任何懈怠、每一幀數(shù)據(jù)都不能出任何錯誤，每一條指令都必須追求百分之百成功，否則，我們就是民族的罪人啊！
多少撼人心魄的故事無法記述，但中心人創(chuàng)下的零失敗紀錄永遠寫在了中國載人航天的史冊上：僅在執(zhí)行“神舟”五號載人航天飛行一項任務，該中心先后進行軌道確定28次，按計劃啟動軟件進程1400余個，發(fā)送遙控指令鏈87條，遙控指令437條，程控指令445條，所有指令發(fā)送、數(shù)據(jù)注入全部準確無誤、一次成功。
銳意創(chuàng)新，搶占世界航天測控技術前沿
2003年10月16日清晨，“神舟”五號飛船正在進行環(huán)繞地球的第14圈飛行，中國首飛航天員楊利偉即將返回地面。世界輿論保持著熱烈爆發(fā)前的最后一絲沉寂。
那決定飛船返回成敗的4分17秒到來了�！帮w船返回注入開始。”指控中心一聲令下，技術人員開始了飛船的精確控制，只見他們依次實施一次調(diào)姿、軌道艙與返回艙分離、二次調(diào)姿等6項關鍵飛控技術操作。飛船隨即建立了升力控制再入姿態(tài)，并脫離原先的軌道，按照飛控專家們的意愿，向著祖國北部疾速而來。
“回收一號發(fā)現(xiàn)目標！”內(nèi)蒙古中部草原上的主著陸場傳來的報告聲打破了指控大廳里的沉靜，頓時爆發(fā)出了熱烈掌聲和歡呼聲。北京中心總工程師張淵自豪地說：“北京指控中心計算出的飛船預報落點與實際落點僅差420米，預報精度達到世界先進水平�！�
載人航天器的精確返回控制技術，是載人航天飛行任務安全成功的核心技術之一，也曾經(jīng)是制約中國載人航天測控技術發(fā)展的關鍵技術。在沒有任何經(jīng)驗可以借鑒的情況下，經(jīng)過上千次的試驗論證，指控中心的科技人員獨創(chuàng)了返回控制參數(shù)計算與返回落點預報方法，開發(fā)了飛船返回的核心控制軟件，在目標落點等計算結(jié)果的精度、準確性和可靠性上，超過了任務總體技術要求，填補了國內(nèi)空白，使中國成為繼俄、美之后第三個掌握此項技術的國家。
1995年，當北京航天指揮控制中心的第一批建設者剛剛踏入京郊唐家?guī)X那片荒蕪的土地時，中心黨委就發(fā)出了“建設世界一流載人航天飛控中心”的號召。而此時，從俄羅斯的加加林實現(xiàn)了人類首次載人航天飛行到美國的“阿波羅”飛船登上月球，從航天飛機到國際空間站，人類的載人航天飛行日新月異，世界載人航天飛行控制技術不斷取得新的突破，特別是航天器軌道確定技術越來越向高精度方向發(fā)展。
當飛船繞地球運行時，將在太空受到大氣阻力、地球引力等多種攝動力的影響，其力學模型涉及到數(shù)學、力學、地球物理學、海洋學等綜合學科，因而飛船軌道精度成為是世界航天界的前沿課題，也是衡量一個國家航天測控技術水平的重要指標。
創(chuàng)新就要勇于搶占世界航天技術前沿。指控中心的科技人員向著這個世界性難題發(fā)起了沖擊。一次次測試失敗，又一次次推翻重來，幾年的艱苦攻關，項目小組沒日沒夜地泡在機房，有的人因長期加班吃方便面患上了慢性胃炎，有的人眼睛的近視度數(shù)一下子從200增加到400，有的養(yǎng)成了一見桌子就忍不住要用手指敲打的“怪僻”，有的一坐在微機前就頭痛乏力。為了每時每刻都能掌握飛船的精確位置，他們運用高精度時間與坐標系統(tǒng)、大氣密度計算模式等先進技術，使飛船定軌精度優(yōu)于百米量級，取得了中國近地航天器定軌30年來的重大突破，為歷次載人航天飛行任務的成功作出了重要貢獻。
“中國載人航天測控技術前進中的每一個腳步、開發(fā)出的每一段軟件程序、測量計算出的每一個測控數(shù)據(jù)，都浸透著創(chuàng)新的光芒�！北本┲行母笨値熗筮@樣告訴記者。
高精度軌道機動控制技術是指控中心長期致力于突破的重大關鍵技術，世界只有少數(shù)國家掌握。中心科技人員將世界最優(yōu)控制理論應用于實踐，創(chuàng)造性地解決了飛船軌道控制的關鍵技術，使地面指揮員能夠及時對飛船實施精確變軌。在“神舟”飛船飛行任務中，他們多次啟動船載小動量發(fā)動機，成功進行了高精度的軌道機動控制，令世界航天界刮目相看。
然而，就在“神舟”五號飛船發(fā)射前，軌道室主任唐歌實在驗算受非球形引力造成的攝動力影響時，忽然發(fā)現(xiàn)兩套程序計算的攝動力在小數(shù)點后第六位出現(xiàn)了差異。這將導致軌道預報在第5圈后產(chǎn)生400多米的誤差，顯然不能滿足高精度變軌控制的要求。
創(chuàng)新就要勇于超越自我。為查找原因，唐歌實幾乎3天3夜沒有合眼，把十幾頁的推演公式、幾十頁的實施方案和兩套程序，反反復復核對、比較，最后終于發(fā)現(xiàn)是在不同的編譯系統(tǒng)下，對一個開平方處理時產(chǎn)生了微小差異，原因找到后，他又會同其他科技人員集智攻關，迅速拿出了解決方案，保證了“神舟”五號飛船在運行軌道上的實際軌跡同理論軌跡完全吻合，再一次提高了中國高精度軌道機動控制技術水平。
隨著中國載人航天事業(yè)的發(fā)展，指控中心在攀登載人航天測控技術高峰征途上，集智攻關、奮勇攀登，取得了一次又一次重大進展，攻破了一道又一道難關，相繼突破了測控過程可視化技術、飛行控制自動化技術、軟件構(gòu)件化技術、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項技術達到了國際先進水平，建設成為中國第一、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(shù)據(jù)處理能力、自動化計劃生成能力的現(xiàn)代化飛行控制中心。
無悔追求，將青春與夢想寫在浩瀚太空
在北京指控中心采訪，記者驚奇地感到，在這樣一個體現(xiàn)載人航天尖端技術的高科技部門，竟有這么多的青年航天測控專家。 有一組數(shù)據(jù)顯示，指控中心現(xiàn)任各技術室主任、副主任大多是在1984年以后的畢業(yè)生，各專業(yè)組長則全是1995年以后畢業(yè)的大學生、研究生。中心274個關鍵技術崗位上挑大梁的全是年輕同志。主要科研課題的負責人平均年齡只有30歲。
正是這群年輕人，為祖國載人航天事業(yè)奉獻了自己的青春年華和聰明才智，將光榮與夢想書寫在浩瀚的太空。
“一想到‘載人航天’這幾個字，我的血液就會沸騰�！鼻嗄隃y控專家歐余軍毫不掩飾自己對工作的熱愛。他的工作，就是編寫航天遙控軟件，讓飛船“乖順”地遨游九天。
1995年，從國防科技大學自動控制專業(yè)畢業(yè)的歐余軍被分配到中心軟件室航天遙控崗位上，這一“硬”一“軟”的差別沒有讓他氣餒，反而更加增強了他鉆研航天測控知識的熱情。為了盡快成為本職崗位上的行家里手，年輕的歐余軍從此沒有了節(jié)假日，甚至連在床上的時間都要以分鐘來計算。他利用一切可能的手段進行研究分析，編寫的“北京中心標準化飛行器遙控軟件”在國內(nèi)首次實現(xiàn)了空間飛行器的透明控制，他本人也因此獲得科技進步二等獎。
載人航天飛行任務的總調(diào)度是一個非常重要的技術崗位。從飛船發(fā)射場到陸地測控站、海上測量船，從飛船點火升空到返回著陸，成千上萬條調(diào)度命令都要由總調(diào)度來下達，而且每條指令都直接關系飛行任務成敗的全局。因此，總調(diào)度必須對載人航天飛行任務全系統(tǒng)、全時段、全過程成竹在胸，并時刻保持清晰的頭腦、敏捷的反應和過硬的心理素質(zhì)。特別是飛船一旦遇到異常情況，總調(diào)度要迅速判斷和準確領會專家組的決策和意圖，甚至緊急作出決斷，果斷下達指令，不容絲毫差錯。
“飛船的命運常常在我的口令調(diào)度中，我沒有時間猶豫，常常是事后想來冒出一身冷汗�！苯衲�30歲的申勁松接受采訪時這樣告訴記者，而這位年輕人已經(jīng)成功擔任了5次“神舟”飛船飛行任務的總調(diào)度，成為一位國內(nèi)航天界知名的測控任務組織者。
剛剛從北京航空航天大學畢業(yè)時，21歲的申勁松穿過雜草叢生的土地走進了軟件室報到處 。室主任問他：“你為什么選擇到指控中心來？”申勁松沒有正面回答，反而真誠地說：“小時侯，我看過一部描寫原蘇聯(lián)火箭之父的影片，我一直記得這位火箭總設計師臨終時說的話：‘火箭就是我心愛的姑娘，我多么愛她……’”主任欣然留下了這位浪漫的小伙子，也留下了申勁松對祖國航天事業(yè)的執(zhí)著與赤誠。
申勁松像一名蓄足力量的潛水員，一個猛子扎進了測控軟件研究中。他不斷熟悉各部分軟件的原理，揣摩各類原型軟件的性能，不斷完善自己的思路。半年后，申勁松把各種軟件十分和諧地統(tǒng)籌在一起，顯現(xiàn)出了軟件的整體效能。這位具有突出整體思維能力的年輕人被指控中心果斷地選拔為“神舟”一號飛船飛行試驗的總調(diào)度。而他超常的緊急應變能力，更為人所嘆服。
“神舟”二號飛船飛行任務長達7天7夜，申勁松在調(diào)度指揮崗位上整整守了4天4夜。就在飛船入軌不久、太陽帆板剛打開之際，下級調(diào)度員突然報告帶有遙測控制主數(shù)據(jù)的三號機異常。申勁松當即下令改換備用機，不料備用機也出現(xiàn)異常�？滩蝗菥�，稍有遲疑，就會造成飛船數(shù)據(jù)丟失，后果難以預料。緊急時刻，申勁松凝神屏氣，等到飛船帆板打開并工作正常后，果斷下達了重新啟動三號機的指令，在短短一分多鐘內(nèi)排除了故障。
為了激勵更多的青年科技人才樹立獻身祖國航天測控事業(yè)、勇于攀登世界航天科技高峰的遠大志向，幾年來，指控中心一方面投入數(shù)百萬元經(jīng)費，積極改善科技干部的科研和工作環(huán)境；另一方面積極為年輕科技人才脫穎而出鋪路搭橋。他們在工程實踐中大膽起用年輕人，不斷給他們交任務、壓擔子，讓他們在科研試驗任務的錘煉中不斷提高。不斷加大培訓交流力度，每年選派部分年輕科技骨干到國內(nèi)外一些科研院所進行學習交流，或選送往清華大學、北京航空航天大學攻讀工程碩士研究生班。同時，中心還制定了一系列干部激勵機制，每年都拿出專項經(jīng)費重獎在科研試驗一線做出突出貢獻的年輕科技干部，大膽破格提拔使用優(yōu)秀的年輕科技干部擔任領導職務，營造了尊重知識、尊重人才的濃厚氛圍。
截至目前，北京航天指揮控制中心已擁有博士生、碩士生109名，高級工程師95名，先后在國家核心期刊和學術會議上發(fā)表學術論文340多篇，有149項科研成果獲得部委以上獎勵。其中，80%的科研成果都是由35歲以下年輕科技人員取得的。
北京中心黨委書記孫保衛(wèi)告訴記者：“這群青年科技人才不僅技術精湛、創(chuàng)新能力強，而且更為可貴的是，他們繼承了中國航天人的好傳統(tǒng)，已經(jīng)成為艱苦奮斗、無私奉獻的一代新人。”
“神舟”五號載人飛船升空的前一天晚上，包括楊利偉在內(nèi)的許多人都安然入睡了，航天城里的這群年輕人卻依然在緊張忙碌。南太平洋和印度洋天氣情況的變化使原有的海上測控方案需要重新調(diào)整，新的應急測控方案在緊鑼密鼓中一遍遍地推演。
32歲的總體室副主任李劍是載人航天測控總體和載人航天飛行控制組成員，他完成了32份飛行控制實施方案的審定工作，并作為主要負責人主持編寫完成了21萬余字的人、船、地協(xié)同工作程序。此刻，他與技術人員一起投入了緊張的工作中。連續(xù)幾十個小時的高強度工作，李劍和同事們忙得滿嘴口瘡、頭暈眼花，直至確定飛船正常飛行、救生控制、有預案故障地面處理、航天員手動故障處理、應急返回等各個重要環(huán)節(jié)準確無誤后，才從大廳回到工作間的沙發(fā)上進行了簡單的休息。
軌道室高級工程師李革非，在執(zhí)行“神舟”二號飛船測控任務中突發(fā)急性闌尾炎，劇烈的疼痛使她直不起腰來，頭上汗珠成串滾落，但她作為飛船應急返回段專家，時刻牽掛著飛船返回期間的安全，硬是咬牙堅守在崗位上，直到任務結(jié)束。
擔負飛船遙控指令注入任務的歐余軍，在執(zhí)行“神舟”三號飛船測控任務中，因勞累過度暈倒在機臺上。當他從病床上蘇醒過來時，不顧醫(yī)生勸阻，依然回到自己的崗位上，一只手打著吊瓶，另一只手敲擊著鍵盤，把一條條指令注入了飛船。
談起和同事們艱苦奮戰(zhàn)的日日夜夜，年輕的李劍心潮澎湃，他對記者說：“可能再也找不到這樣一群人，默默無聞地連續(xù)幾十個小時坐在電腦屏幕面前，不分早飯晚飯、不分白天黑夜、不計兒女情長，為著一個個跳動的數(shù)字和曲線著迷。但我們是幸運的，我們的人生與祖國的航天事業(yè)緊緊連在一起，這是我們生命中多大的光榮和驕傲��！”
