“嫦娥”奔月 技術(shù)保障

控制系統(tǒng)為“嫦娥”引路

中國(guó)航天科技集團(tuán)一院控制系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)擔(dān)負(fù)著運(yùn)載火箭整個(gè)控制系統(tǒng)的研制工作，包括制導(dǎo)系統(tǒng)、姿控系統(tǒng)、箭上綜合、地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)四大系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及飛行軟件、測(cè)發(fā)控軟件編制與驗(yàn)證，仿真試驗(yàn)、綜合試驗(yàn)等大型試驗(yàn)。制導(dǎo)與控制系統(tǒng)是運(yùn)載火箭的大腦與神經(jīng)中樞，承擔(dān)著實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭飛行軌跡、姿態(tài)以及軌道精確控制的功能，保證運(yùn)載火箭沿預(yù)定的軌道穩(wěn)定飛行，確保航天運(yùn)輸器將衛(wèi)星、飛船、空間探測(cè)器等飛行器準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道，降落在指定的位置。

精準(zhǔn)入軌

雙激光慣組+衛(wèi)星導(dǎo)航復(fù)合制導(dǎo)

嫦娥三號(hào)探測(cè)器要求火箭將其直接送入遠(yuǎn)地點(diǎn)高度38萬(wàn)千米的地月轉(zhuǎn)移軌道，這與以往發(fā)射通信衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點(diǎn)高度3.6萬(wàn)千米的地球同步轉(zhuǎn)移軌道差別巨大，而且嫦娥三號(hào)任務(wù)精度要求較嫦娥二號(hào)有較大提高，若采用現(xiàn)有的全慣性制導(dǎo)方案，其理論入軌精度不能滿足嫦娥三號(hào)的入軌精度要求。因此，控制系統(tǒng)制導(dǎo)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)決定采用新的復(fù)合制導(dǎo)方案。

復(fù)合制導(dǎo)的方法有很多種，每一種都有它的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍。但是探月工程不容有失，而且一旦復(fù)合制導(dǎo)方案實(shí)現(xiàn)后，將在后續(xù)的火箭任務(wù)中廣泛應(yīng)用，所以方案不僅要能大幅度提高入軌精度，還需要具有較強(qiáng)的抗干擾能力。通過(guò)對(duì)飛行軌道的特點(diǎn)和復(fù)合制導(dǎo)的方法反復(fù)分析，制導(dǎo)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出了不同飛行段使用不同復(fù)合制導(dǎo)方法的接力式控制方案，最終確定了雙激光慣組+衛(wèi)星導(dǎo)航的復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)方案。這樣不僅可以將每種方法的優(yōu)點(diǎn)在其較好使用條件下發(fā)揮出來(lái)，還能在其他系統(tǒng)或設(shè)備出問(wèn)題的干擾情況下，進(jìn)行相互彌補(bǔ)，從而擴(kuò)大適用范圍，進(jìn)一步確保了任務(wù)的順利完成。

如期奔月

多窗口發(fā)射技術(shù)以前沒(méi)有先例

為了確保嫦娥三號(hào)的如期發(fā)射，任務(wù)提出了連續(xù)三天每天兩個(gè)總共六個(gè)發(fā)射窗口的需求。所謂的發(fā)射窗口就是能夠確保把火箭發(fā)射到預(yù)定軌道的時(shí)間寬度，也就是說(shuō)在嫦娥三號(hào)任務(wù)中，需要控制系統(tǒng)在提前設(shè)定的六個(gè)時(shí)間段的任何一個(gè)內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)火箭的飛行控制功能。這在任何一次發(fā)射任務(wù)中都是沒(méi)有先例的。

長(zhǎng)征三號(hào)系列運(yùn)載火箭在設(shè)計(jì)初期的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)每天一個(gè)發(fā)射窗口的飛行控制功能，所以在原有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中未針對(duì)“多窗口”發(fā)射要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。擺在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面前的似乎只有一條路，就是重新設(shè)計(jì)飛行時(shí)序控制線路。

就在團(tuán)隊(duì)為研制風(fēng)險(xiǎn)和周期進(jìn)度而頭疼不已的時(shí)候，細(xì)心的設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)了另外一個(gè)解決問(wèn)題的辦法。原來(lái)在現(xiàn)有的飛行時(shí)序控制線路中有一個(gè)專(zhuān)用于地面測(cè)試使用的程序模塊和選通開(kāi)關(guān)，平時(shí)只用于地面測(cè)試，不參與正式飛行控制。系統(tǒng)可以通過(guò)修改控制邏輯，通過(guò)借用現(xiàn)有的地面測(cè)試程序模塊和選通開(kāi)關(guān)，將2條飛行時(shí)序同時(shí)裝訂在設(shè)備中，在射前通過(guò)選通開(kāi)關(guān)發(fā)出切換指令，實(shí)現(xiàn)由飛行時(shí)序1到飛行時(shí)序2的切換。

本報(bào)記者 蔡文清