“嫦娥”奔月 技術(shù)保障

控制系統(tǒng)為“嫦娥”引路

中國航天科技集團(tuán)一院控制系統(tǒng)研制團(tuán)隊擔(dān)負(fù)著運(yùn)載火箭整個控制系統(tǒng)的研制工作，包括制導(dǎo)系統(tǒng)、姿控系統(tǒng)、箭上綜合、地面測發(fā)控系統(tǒng)四大系統(tǒng)設(shè)計以及飛行軟件、測發(fā)控軟件編制與驗證，仿真試驗、綜合試驗等大型試驗。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)

嫦娥三號探測器要求火箭將其直接送入遠(yuǎn)地點高度38萬千米的地月轉(zhuǎn)移軌道，這與以往發(fā)射通信衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點高度3.6萬千米的地球同步轉(zhuǎn)移軌道差別巨大，而且嫦娥三號任務(wù)精度要求較嫦娥二號有較大提高，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的入軌精度要求。因此，控制系統(tǒng)制導(dǎo)設(shè)計團(tuán)隊決定采用新的復(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。通過對飛行軌道的特點和復(fù)合制導(dǎo)的方法反復(fù)分析，制導(dǎo)設(shè)計團(tuán)隊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)點在其較好使用條件下發(fā)揮出來，還能在其他系統(tǒng)或設(shè)備出問題的干擾情況下，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)以前沒有先例

為了確保嫦娥三號的如期發(fā)射，任務(wù)提出了連續(xù)三天每天兩個總共六個發(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)定軌道的時間寬度，也就是說在嫦娥三號任務(wù)中，需要控制系統(tǒng)在提前設(shè)定的六個時間段的任何一個內(nèi)都能實現(xiàn)火箭的飛行控制功能。這在任何一次發(fā)射任務(wù)中都是沒有先例的。

長征三號系列運(yùn)載火箭在設(shè)計初期的目標(biāo)是實現(xiàn)每天一個發(fā)射窗口的飛行控制功能，所以在原有的系統(tǒng)設(shè)計中未針對“多窗口”發(fā)射要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。擺在控制系統(tǒng)設(shè)計團(tuán)隊面前的似乎只有一條路，就是重新設(shè)計飛行時序控制線路。

就在團(tuán)隊為研制風(fēng)險和周期進(jìn)度而頭疼不已的時候，細(xì)心的設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)了另外一個解決問題的辦法。原來在現(xiàn)有的飛行時序控制線路中有一個專用于地面測試使用的程序模塊和選通開關(guān)，平時只用于地面測試，不參與正式飛行控制。系統(tǒng)可以通過修改控制邏輯，通過借用現(xiàn)有的地面測試程序模塊和選通開關(guān)，將2條飛行時序同時裝訂在設(shè)備中，在射前通過選通開關(guān)發(fā)出切換指令，實現(xiàn)由飛行時序1到飛行時序2的切換。

本報記者 蔡文清