中國載人航天工程測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師--于志堅(jiān) 摘自 光明網(wǎng)-光明日報(bào) 中國載人航天工程測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師--于志堅(jiān) 　　于志堅(jiān)，1960年出生，山東平度人，畢業(yè)于解放軍測繪學(xué)院，碩士生導(dǎo)師。北京跟蹤與通信技術(shù)研究所所長,中國載人航天工程測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師?！　∮浾撸簻y控系統(tǒng)工作與讀者見面比較多了，但大家對整個(gè)測控系統(tǒng)并不是很了解。目前我國測控網(wǎng)的布局是怎么樣的？　　于：我們國家現(xiàn)有的測控網(wǎng)有三個(gè)。第一個(gè)是原來的超短波測控網(wǎng),負(fù)責(zé)我們國家中低軌道衛(wèi)星的測控任務(wù)。這個(gè)網(wǎng)現(xiàn)在還有三、四個(gè)測控站在用，主要是測控今年剛打的“風(fēng)云一號”衛(wèi)星，大約還有兩到三年的壽命。超短波測控網(wǎng)的頻段不太標(biāo)準(zhǔn)，頻率低，與電視、廣播的頻率差不多，相互間易形成干擾，測量精度也差一些。所以等“風(fēng)云一號”任務(wù)執(zhí)行完以后，也就是2004年到2005年吧，超短波測控網(wǎng)就淘汰了；第二個(gè)測控網(wǎng)是C波段測控網(wǎng)，主要用于同步衛(wèi)星的發(fā)射和定點(diǎn)管理。這個(gè)網(wǎng)有三個(gè)站，一個(gè)在渭南，一個(gè)在廈門，還有一條測控船。后來在又建了一個(gè)由若干限動天線和遙測單收站組成的長期管理站，負(fù)責(zé)我國C波段衛(wèi)星的發(fā)射和定點(diǎn)管理；第三個(gè)就是現(xiàn)在為中國載人航天工程建立起來的測控網(wǎng)，為S波段測控網(wǎng)，形成了目前我國的一個(gè)高精度測量帶。這個(gè)測控網(wǎng)主要負(fù)責(zé)載人航天的測量任務(wù)，同時(shí)也兼顧了我國中低軌衛(wèi)星和部分地球同步衛(wèi)星的測控。這也是未來的主用測控網(wǎng)，原來超短波測量的任務(wù)都由它來取代?！　∮浾撸狠d人航天測控網(wǎng)從什么時(shí)候開始研制　　于：1992年載人航天工程開始啟動，測控系統(tǒng)也就開始論證、設(shè)計(jì)和研制了?！　∮浾撸耗恢痹趨⒓?？　　于：對。1992年工程上馬以后，我們所也新編了一個(gè)載人航天測控總體技術(shù)研究室，我就一直負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作，從論證到總體方案設(shè)計(jì)以及任務(wù)實(shí)施一直都參加。　　記者：測控通信系統(tǒng)任務(wù)前期都需要做哪些工作　　于：前期主要分幾個(gè)階段。首先要根據(jù)任務(wù)總體要求進(jìn)行方案論證，論證它的合理性、必要性和可行性?？尚行灾饕歉鶕?jù)我們國家測控網(wǎng)的水平，考慮能不能做到，如果做不到，再返回去迭代，這就是我們的第一步。論證之后就根據(jù)任務(wù)需求，確定那些站參加，還需要增加幾個(gè)站，需要配備哪些新的東西，等等，進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。這些工作完成之后，就進(jìn)入了第三個(gè)階段，設(shè)備研制和軟件研制。這期間還有一個(gè)分系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)問題。載人航天測控網(wǎng)分了五個(gè)分系統(tǒng)：上升段、返回段、通信分系統(tǒng)、中心分系統(tǒng)、海上測量分系統(tǒng)，各分系統(tǒng)也要進(jìn)行相應(yīng)的方案設(shè)計(jì)。這個(gè)工作量很大，前后經(jīng)歷了很長時(shí)間。再一個(gè)就是軟件開發(fā)，也是一項(xiàng)很大的工程，設(shè)計(jì)單位很多，應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件都要分工研制。硬件、軟件都完成了，才開始集成、聯(lián)調(diào)。前期調(diào)試爭取把每個(gè)環(huán)節(jié)都測試到，像上升段、運(yùn)行段、返回段的聯(lián)調(diào)，測量船都要參加。關(guān)鍵弧段都是按一比一的時(shí)間走,運(yùn)行段因?yàn)闀r(shí)間很長,可以進(jìn)行壓縮聯(lián)調(diào)，但前期測試都要做到。分系統(tǒng)調(diào)試工作都正常了,進(jìn)行全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)?！　∮浾撸狠d人航天工程測控網(wǎng)一共有多少個(gè)測控站？　　于：載人航天工程測控網(wǎng)一共有十三個(gè)站，大體是這樣布局的：上升段有三個(gè)站，第一個(gè)是東風(fēng)，就是發(fā)射場；第二個(gè)是渭南站，在西安附近；第三個(gè)是青島站。這三個(gè)站負(fù)責(zé)飛船在上升段的測量，覆蓋率可以達(dá)到100%。其次是入軌段，有兩條測量船：“遠(yuǎn)望一號”和“遠(yuǎn)望二號”。飛船入軌的時(shí)候有很多動作，如捕獲地球、建立正常運(yùn)行姿態(tài)、太陽帆板要展開、判斷軌道是否正確等，都能夠看到。青島站在入軌后1分鐘還可以看，和“遠(yuǎn)望一號”測量船可以接上。這樣的話，飛船入軌以后5到6分鐘的情況地面都可以看到，基本可以判斷飛船入軌的高度夠不夠，太陽帆板動作是否正常。入軌二十分鐘以后，“遠(yuǎn)望二號”船再進(jìn)一步跟蹤判斷，看看飛船入軌運(yùn)行情況，是不是有問題。第三個(gè)關(guān)鍵段是返回段，非常重要。因?yàn)轱w船在這個(gè)弧段要進(jìn)行調(diào)姿、分離和制動。這個(gè)弧段我們布置了兩個(gè)測控站：一個(gè)是“遠(yuǎn)望三號”測量船，在好望角附近；另一個(gè)是納米比亞陸上測控站，取代了原來租用法國的一個(gè)測控站。飛船返回時(shí)的調(diào)姿、分離等動作都在這兩個(gè)站里完成?！　∮浾撸悍祷囟我彩侨扛采w。　　于：對。其實(shí)返回段只有一條船測量就夠了。增加納米比亞這個(gè)站，一是為了把飛船返回制動這一弧段全部覆蓋，可以多看一段時(shí)間；再一個(gè)原因是這個(gè)地區(qū)的海況不好，“好望角”被航海家稱做“死亡之角”，可能一兩天沒問題，時(shí)間一長海況就不穩(wěn)定了。我們擔(dān)心這條船因?yàn)楹r問題而不能執(zhí)行任務(wù)，所以后來提出來在納米比亞建一個(gè)測控站。這樣的話，即便“遠(yuǎn)望三號”船有問題，我們還有一個(gè)備份。下一個(gè)弧段是飛船返回艙分離，有兩個(gè)站。一個(gè)建在巴基斯坦的卡拉奇，原來是我們國家的一個(gè)活動站，現(xiàn)在基本上就不動了。另一個(gè)是新疆和田的一個(gè)活動站，可以接著卡拉奇站繼續(xù)監(jiān)測。最后就是著陸場的活動測量站，負(fù)責(zé)飛船再入大氣層后的回收測量。這幾個(gè)關(guān)鍵段都保證了,其他的運(yùn)行不必盯那么久。考慮到運(yùn)行段的測量間隔太久，我們又在印度洋布了一條“遠(yuǎn)望四號”測量船，保證飛船自主運(yùn)行期間每一圈都能夠看到?！　∮浾撸何覀冊趪鴥?nèi)建測量站主要考慮哪些因素？　　于：一是根據(jù)飛船的飛行軌跡，二是在國內(nèi)盡量把經(jīng)度拉開，在最遠(yuǎn)的地方建測量站。西邊在喀什建了一個(gè)站，出境入境都可以看。東邊有青島站，又增加了一個(gè)廈門站。這樣一來，上升段三個(gè)站，加上喀什和廈門，國內(nèi)五個(gè)陸上固定站，四條測量船，國外有納米比亞和卡拉奇站，還有和田和著陸場兩個(gè)活動站，一共十三個(gè)。　　記者：這么多測控站，測控的覆蓋率能達(dá)到多少　　于：針對飛船運(yùn)行軌道來講，我們現(xiàn)在的覆蓋率平均能達(dá)到14%-16%。但是關(guān)鍵段的覆蓋率很高，像上升段我們百分之百全部覆蓋了。入軌段也很關(guān)鍵，放了兩條船。返回段放了一條船，建了納米比亞、卡拉奇兩個(gè)陸上固定站及和田活動測量站。這幾個(gè)關(guān)鍵段都有了保證之后，在運(yùn)行段放了一條“遠(yuǎn)望四號”船，每一圈都能夠測到。這種覆蓋主要靠陸?；鶞y控站，包括海外的建站。美國最初載人時(shí)建站最多，達(dá)到了百分之二十幾，己經(jīng)很困難了。我們對如何建站的方案一開始也討論了很長時(shí)間，基本指導(dǎo)思想就是：第一要確保關(guān)鍵段，有動作弧段的測控；第二個(gè)盡量兼顧運(yùn)行段，就是提高覆蓋率。這個(gè)原則在現(xiàn)在看來是很正確的。因?yàn)楦鶕?jù)我們國家的國力,不可能大規(guī)模進(jìn)行國外布站?！　∮浾撸哼@么大的布局，我們怎么去協(xié)調(diào)控制？　　于：整個(gè)布局是分了三個(gè)中心。一個(gè)是東風(fēng)指揮中心，負(fù)責(zé)上升段從發(fā)射到入軌的測控；一個(gè)是北京指揮中心，負(fù)責(zé)運(yùn)行段和返回段；第三個(gè)是西安衛(wèi)星測控中心，實(shí)際上是我們國家衛(wèi)星測控用的。因?yàn)檩d人航天的測控可靠性要求很高，關(guān)鍵的控制計(jì)算最少要兩到三個(gè)單位來計(jì)算，一個(gè)單位計(jì)算怕出現(xiàn)失誤。俄羅斯他們就出現(xiàn)過把符號單位搞錯(cuò)的問題。所以我們把西安測控中心針對載人飛船的要求進(jìn)行了一些改造，這樣既可以承擔(dān)衛(wèi)星測控，又可以承擔(dān)飛船測控。這樣我們新建立了兩個(gè)中心，改造了一個(gè)西安中心，可以全面控制和協(xié)調(diào)測控站的使用?！　∮浾撸翰倏v這么大的一個(gè)測控網(wǎng)，您覺得最重要的難點(diǎn)在哪里？　　于：主要是對它的操作和管理。因?yàn)槟銚碛袔着_先進(jìn)的設(shè)備，建幾個(gè)測控站，并不等于你就擁有了一個(gè)先進(jìn)的測控網(wǎng)。一個(gè)完整的測控網(wǎng)至少由兩個(gè)“中心”加若干個(gè)測控站組成?！　∮浾撸簝蓚€(gè)“中心”是針對什么說的？　　于：一個(gè)是網(wǎng)管中心，對所有的測控站進(jìn)行管理。這包括兩個(gè)方面：一是各個(gè)站把自己的設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)發(fā)送到網(wǎng)管中心，從網(wǎng)管中心可以看到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備工作情況；二是調(diào)度和控制各個(gè)測控站的任務(wù)。什么時(shí)候執(zhí)行什么任務(wù)，要有合理的分配。比如說這一次執(zhí)行載人飛船的測量，下一次是衛(wèi)星任務(wù)，提前要把執(zhí)行參數(shù)發(fā)送過去，相當(dāng)于遠(yuǎn)程匹配和控制，也就是對測控站進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作；另一個(gè)“中心”是測控中心，也就是任務(wù)中心，是對航天器的操作，對航天器發(fā)指令。航天器狀態(tài)通過遙測參數(shù)傳下來，測控中心能夠看到。我們這個(gè)測控網(wǎng)就是按照這樣的總體方案進(jìn)行建設(shè)。網(wǎng)管中心只有一個(gè)，任務(wù)中心可以有很多個(gè)。我們載人航天有一個(gè)任務(wù)中心，衛(wèi)星也有一個(gè)任務(wù)中心。將來發(fā)展到第二代導(dǎo)航星座，衛(wèi)星很多，可能有二十多顆衛(wèi)星組成，都可以建立不同的任務(wù)中心，負(fù)責(zé)測控不同的任務(wù)?！　∮浾撸何覀冞@個(gè)測控網(wǎng)在國際上是處于一個(gè)什么樣的水平　　于：我們這個(gè)測控網(wǎng)在國際上是很先進(jìn)的，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。衡量一個(gè)測控網(wǎng)是不是很先進(jìn)，有很多指標(biāo)。覆蓋率只是其中的一部分，但不是主要的指標(biāo)。因?yàn)樗皇羌夹g(shù)性的問題，與你的資金投入有關(guān)。測控網(wǎng)的先進(jìn)性主要指整個(gè)體系的自動化水平、網(wǎng)絡(luò)管理水平、多任務(wù)支持水平等，這些技術(shù)指標(biāo)形成一個(gè)總體指標(biāo)。同樣一個(gè)測控網(wǎng)，可以管10顆20顆星，也可以管50顆星，這樣就把我們的效益發(fā)揮出來了。另外也與設(shè)備本身的精度有關(guān)系，這些我們都達(dá)到了世界先進(jìn)水平。還有設(shè)備本身的自動化水平、穩(wěn)定性、可靠性等，都是很重要的指標(biāo)。我們國家這個(gè)測控網(wǎng)效率很高，可以說是有中國特色的先進(jìn)測控網(wǎng)?！　∮浾撸耗菧y控通信系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)師。這幾次“神舟”飛船發(fā)射過程中，哪一次對您來說最艱難？　　于：“神舟”三號飛船的發(fā)射過程中，遇到了“日凌”問題，當(dāng)時(shí)我在發(fā)射場，感到壓力很大。其實(shí)“日凌”問題是一種自然現(xiàn)象，每年的春分、秋分前后，在靜止衛(wèi)星星下點(diǎn)進(jìn)入當(dāng)?shù)刂形缜昂蟮囊欢螘r(shí)間里，衛(wèi)星處于太陽與地球之間，地面衛(wèi)通站對準(zhǔn)衛(wèi)星的同時(shí)，也對準(zhǔn)了太陽，這時(shí)強(qiáng)大的太陽噪聲使通信無法進(jìn)行，這種現(xiàn)象稱為“日凌中斷”。正好“神舟”三號飛船發(fā)射趕在這個(gè)時(shí)間，任務(wù)前都集中精力協(xié)調(diào)這個(gè)問題?！　∮浾撸簩?shí)際上平時(shí)的通信網(wǎng)都存在這個(gè)問題。　　于：平時(shí)的情況不一樣，中斷一下無所謂。因?yàn)槎贾朗沁@個(gè)時(shí)間，提前發(fā)個(gè)預(yù)報(bào)，讓大家注意一下，如果沒信號可能是“日凌”中斷問題。但對于我們載人飛船的這個(gè)網(wǎng)來說，有些站可以這么做，中斷就中斷了，中斷完了再建立起來。但有些站是不允許中斷的，比如說正好那一段時(shí)間在關(guān)鍵段，像返回段要及時(shí)發(fā)送遙控指令，實(shí)時(shí)判斷飛船調(diào)姿、制動情況等，中斷就有問題了。　　記者：當(dāng)時(shí)“日凌”問題會影響哪些測量站？　　于：那時(shí)主要是“遠(yuǎn)望三號”船，處在飛船返回段測量中，看“日凌”發(fā)生的時(shí)間與“遠(yuǎn)望三號”船測控時(shí)間差多長時(shí)間，會不會中斷“遠(yuǎn)望三號”船的測控。當(dāng)時(shí)計(jì)算是差了約半個(gè)小時(shí)?！　∮浾撸阂簿褪钦f“日凌”發(fā)生時(shí)間離飛船到達(dá)“遠(yuǎn)望三號”船的測控區(qū)域還有半個(gè)小時(shí)?！　∮冢簩ΑＮ覐脑O(shè)計(jì)師這個(gè)角度上考慮，從技術(shù)分析上認(rèn)為是可以的。當(dāng)時(shí)在北京、發(fā)射場都組織人員計(jì)算過，推斷了一下，認(rèn)為問題不大，不會影響發(fā)射任務(wù)。但是從任務(wù)組織上來講，感覺這個(gè)問題太重要了。當(dāng)時(shí)提出了很多方案，是不是要推遲一天發(fā)射等等，當(dāng)時(shí)我的壓力非常大。后來在任務(wù)過程中，根據(jù)我們預(yù)報(bào)的時(shí)間，我又專門組織人員把“日凌”真正發(fā)生的時(shí)間、通信中斷和建立的時(shí)間嚴(yán)格的看了一下，實(shí)際證明真正發(fā)生“日凌”的時(shí)間和我們預(yù)報(bào)的時(shí)間基本吻合，前后差了不到一分鐘。通訊中斷都又建立的時(shí)間也是三五分鐘?！　∮浾撸寒吘箿y控通信系統(tǒng)是飛船和地面唯一的連線，任何一個(gè)小問題都會引起大家的擔(dān)心?！　∮冢旱拇_是這樣?！吧裰邸比柶陂g還有一件事，飛船運(yùn)行初期出現(xiàn)了一些小的低級錯(cuò)誤，造成很緊張的氣氛。當(dāng)時(shí)飛船飛行到第二圈和第四圈，喀什測控站和卡拉奇測控站接收數(shù)據(jù)都不正常。因?yàn)檫@兩個(gè)站是連續(xù)的，一般連續(xù)兩個(gè)站出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能就標(biāo)志著飛船不正常了。所以我聽到這個(gè)消息后很擔(dān)心，就趕緊叫總體人員組織分析。遙測數(shù)據(jù)有問題，地面上不知道飛船工作正常不正常，有什么故障也說不清，后面的工作就無法進(jìn)展了。　　記者：那時(shí)候剛發(fā)射完。　　于：剛發(fā)射完兩個(gè)小時(shí)，其他測控站數(shù)據(jù)都拿不出來。我那時(shí)還在發(fā)射場，晚上折騰了半夜，后來發(fā)現(xiàn)不是飛船出問題，才稍稍松了口氣。卡拉奇站地面設(shè)置有點(diǎn)問題，喀什站是地面機(jī)故障，倒沒有造成很大的損失。但類似這類問題，在任務(wù)期間非常緊迫。因?yàn)檫b測數(shù)據(jù)是飛船上天后唯一的通信方式，尤其在載人飛行的時(shí)候，飛船工作正常不正常、航天員和地面之間的聯(lián)系都完全靠數(shù)據(jù)說話，作為我們總體設(shè)計(jì)師，最擔(dān)心的就是這個(gè)?！　∮浾撸簻y控系統(tǒng)在將來還面臨更加艱巨的任務(wù)，您覺得我們這個(gè)測控網(wǎng)將來的發(fā)展方向是什么　　于：測控通信系統(tǒng)一開始的設(shè)計(jì)方案就是按載人狀態(tài)設(shè)計(jì)的,一次投入，長期服役，所以我們這個(gè)網(wǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)好了之后,至少要保持十五年不變，每次任務(wù)的改變只是根據(jù)火箭、飛船的狀態(tài)調(diào)整，做一些軟件上的改動。目前這個(gè)陸?；鶞y控網(wǎng)對于載人航天的一期工程是夠用了，但未來的發(fā)展，考慮到將來要搞空間站，進(jìn)行空間交會對接，這個(gè)網(wǎng)就不夠用了。所以空間實(shí)驗(yàn)室也好，空間站也好，將來必須解決的就是數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)傳輸，這就需要有中繼衛(wèi)星。現(xiàn)在國外像美國、俄羅斯都有中繼衛(wèi)星。中繼衛(wèi)星的系統(tǒng)要比海事衛(wèi)星強(qiáng)得多，傳輸速度快，覆蓋率高，一顆中繼衛(wèi)星可以達(dá)到50%，兩顆中繼衛(wèi)星就可以達(dá)到85%，這是未來的發(fā)展方向。 人物簡介： 于志堅(jiān)，1960年出生，山東平度人，畢業(yè)于解放軍測繪學(xué)院，碩士生導(dǎo)師。北京跟蹤與通信技術(shù)研究所所長,中國載人航天工程測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師。 于志堅(jiān)：心系飛天路 翻開中國載人航天工程測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師于志堅(jiān)的履歷，各種獎勵(lì)琳瑯滿目：國家科技進(jìn)步特等獎1項(xiàng)、部委級科技進(jìn)步一等獎4項(xiàng)、二等獎14項(xiàng)；榮立二等功1次，三等功1次……今天，這份履歷上又添上了一筆：一等功榮立者。 作為載人航天工程七大系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師中最年輕的“少帥”，他率領(lǐng)一支能征善戰(zhàn)的科技隊(duì)伍，創(chuàng)建起技術(shù)先進(jìn)性能穩(wěn)定的新一代S頻段航天測控網(wǎng)，為“神舟”飛船遨游太空立下了汗馬功勞。 思路決定出路 今年45歲的于志堅(jiān)，是北京跟蹤與通信技術(shù)研究所的所長，20多年來長期奮戰(zhàn)在我國航天測控通信任務(wù)的第一線。 1992年，載人航天工程正式啟動，當(dāng)時(shí)任第二研究室副主任的于志堅(jiān)被任命為測控通信系統(tǒng)的副總設(shè)計(jì)師，負(fù)責(zé)這個(gè)系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)論證工作。 航天器好比是風(fēng)箏，測控通信系統(tǒng)遍布國內(nèi)外的測控站和分布三大洋的遠(yuǎn)洋測量船就是牽住風(fēng)箏的那一根線，地面的控制系統(tǒng)就像放風(fēng)箏的人，通過這條看不見的線對航天器的高低等各種狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。因?yàn)橛泻教靻T的存在，載人航天工程的測控通信系統(tǒng)比起過去各種型號衛(wèi)星的測控通信系統(tǒng)有很大的不同，要求更難也更高。 那時(shí)候，圍繞載人航天測控通信網(wǎng)的建設(shè)究竟應(yīng)該走什么道路，爭論非常激烈。于志堅(jiān)和他的同事們創(chuàng)新地提出，發(fā)展S頻段統(tǒng)一測控通信系統(tǒng)。 這個(gè)系統(tǒng)改變了以測控站為主對航天器進(jìn)行測控的原有方式，通過設(shè)立網(wǎng)絡(luò)管理中心，對測控網(wǎng)實(shí)行集中監(jiān)控，并負(fù)責(zé)測控資源的動態(tài)優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)了測控站的聯(lián)網(wǎng)和統(tǒng)一管理調(diào)度。通過“大中心，小測站”建設(shè)思路的實(shí)施，提高了對航天器監(jiān)視和控制的實(shí)時(shí)性和可靠性。同時(shí)還采用符合國際電聯(lián)要求的頻率標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了天地話音、電視圖像和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葷M足載人航天測控要求的能力。 筆下千鈞 為了讓載人航天測控通信系統(tǒng)達(dá)到最大的效費(fèi)比，找出一種最佳的布站方案，在測控站船數(shù)量最少的情況下，滿足載人航天對測控通信系統(tǒng)高實(shí)時(shí)、高覆蓋、高速率、高可靠的“四高”要求，于志堅(jiān)對此可說是絞盡了腦汁。 在載人航天活動中，美國在全球布下了20多個(gè)載人航天測控站，僅每年的操作管理費(fèi)就要消耗掉3．5億美元。俄羅斯則從堪察加半島到克里米亞半島布了15個(gè)主要測控站，另外還有11艘測量船參加任務(wù)。這些中國顯然都做不到。 “要織就我們中國人自己的‘飛天網(wǎng)’，必須另辟蹊徑?！庇谥緢?jiān)和同事們經(jīng)過反復(fù)計(jì)算和比較，提出了“立足中國國情，確保關(guān)鍵段，兼顧其他段”的方案設(shè)計(jì)原則。 所謂關(guān)鍵段，一是上升段，二是返回段。因?yàn)檫@兩個(gè)段是最容易發(fā)生故障的段，測控網(wǎng)必須在這兩個(gè)段保障百分之百的覆蓋。從世界地圖上看，上升段和返回段的飛船運(yùn)行軌跡就像一個(gè)“八”字，為了把這個(gè)“八”字的兩筆包住，于志堅(jiān)和同事們幾乎每天都用小圓圈在圖上比劃來比劃去，力爭用最少最合理的“圓圈”作到最完美的銜接與覆蓋。 最終，于志堅(jiān)他們選擇了綜合效果最佳的測控通信系統(tǒng)4船9站3中心的布站方式，并在后來改進(jìn)確定下來，成為我國規(guī)模適度，布局合理的新一代的綜合性航天測控通信系統(tǒng)，為國家節(jié)約了近億元的經(jīng)費(fèi)。 創(chuàng)新無止境 和于志堅(jiān)交談，你會發(fā)現(xiàn)他是一個(gè)思路異常清晰，思維極其縝密的人。他語速很快，但條理清晰，見解獨(dú)特。他的確是一個(gè)在科研和管理上都非常有想法的人。他時(shí)常要求所里的總體設(shè)計(jì)人員時(shí)刻跟進(jìn)科技前沿，自己也在不停地探索著測控通信的新方式新手段。 “神舟”一號任務(wù)前，要將設(shè)計(jì)在紙上的4船9站3中心方案變?yōu)榍袑?shí)可行的具有實(shí)際操作性的技術(shù)，必須把飛船和由成千上萬臺測控設(shè)備組成的測控網(wǎng)聯(lián)接起來，使天地之間的各條鏈路暢通無阻。 根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，作為這樣一個(gè)大型的全新系統(tǒng)，聯(lián)接、調(diào)試直到完全溝通、正常運(yùn)轉(zhuǎn)，怎么也得花費(fèi)一年的時(shí)間。于志堅(jiān)帶領(lǐng)幾個(gè)年輕科技人員，論證設(shè)計(jì)了一種經(jīng)濟(jì)而又完備的測控系統(tǒng)模擬仿真體系，三四個(gè)月時(shí)間整個(gè)測控通信系統(tǒng)就完全聯(lián)起來了！ 在首次載人航天飛行任務(wù)臨近發(fā)射前幾天，位于南太平洋的遠(yuǎn)望二號測量船由于熱帶氣旋造成的惡劣海況的影響，建議推遲發(fā)射計(jì)劃，作為系統(tǒng)總師，他一方面認(rèn)真分析船位調(diào)整方案，同時(shí)與氣象專家進(jìn)行深入討論，經(jīng)過反復(fù)的分析論證，提出了對船位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后按計(jì)劃執(zhí)行任務(wù)的技術(shù)意見，保證了首次載人航天飛行任務(wù)按計(jì)劃順利實(shí)施。 在于志堅(jiān)和同事們的努力下，首次載人航天飛行被業(yè)內(nèi)人士譽(yù)為“一次近乎完美的飛行”。 (李華澤　李筱梅 《人民日報(bào)》) 于志堅(jiān)：載人航天測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師 于志堅(jiān)是位年輕的“老”總師。論“老”，那是因?yàn)橘Y格老，他最初的各個(gè)階段就加入了載人航天工程，當(dāng)時(shí)的職務(wù)是測控通信系統(tǒng)的副總設(shè)計(jì)師；說年輕，是因?yàn)樯頌閷I(yè)碩士的他今年只有43歲，在七大系統(tǒng)的總師中屬“少年”。“老”“少”總師于志堅(jiān)滿臉書生氣，幾句話就把測控通信系統(tǒng)的工作解釋得生動明白?！翱梢杂梅棚L(fēng)箏來打個(gè)比方，”于志堅(jiān)說，“航天器相當(dāng)于風(fēng)箏，靠測控渠道來傳遞信息，如果線斷了，恐怕風(fēng)箏在哪兒都不知道。而地面的控制中心就像放風(fēng)箏的人，對風(fēng)箏的高啊低啊等等狀態(tài)進(jìn)行控制?！睆淖置嫔辖忉?，測控通信系統(tǒng)就是測量、控制和通信。從火箭一點(diǎn)火開始測控系統(tǒng)就要開始忙碌，一直工作到飛船結(jié)束任務(wù)返回為止。他們的測控對象不僅有運(yùn)載火箭、飛船，還有航天員和其他一些載荷。像測量，不僅要對目標(biāo)的軌道等外表運(yùn)動的特性進(jìn)行測量，包括遙測參數(shù)、航天員的心理參數(shù)和載荷參數(shù)等等。而控制，就是根據(jù)測量到的信息，判斷目標(biāo)狀態(tài)是否正常，如果一切正常進(jìn)行，就按照程序發(fā)出規(guī)定指令；一旦發(fā)生異常情況，就要迅速判斷并進(jìn)行控制，比如說萬一上升時(shí)火箭發(fā)生故障，危及航天員生命安全，測控通信系統(tǒng)就會緊急發(fā)出逃逸的指令。于志堅(jiān)說，在載人航天領(lǐng)域，通信的概念已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)拓寬。原來衛(wèi)星發(fā)射時(shí)就有通信，一般指的是地面通信系統(tǒng)測控站、測控船等等把信息發(fā)到指揮中心，中心再把指令通過測控站發(fā)到衛(wèi)星上去。而載人航天除了這些任務(wù)，還增加了天地語音通話和電視圖像的功能，使航天員和地面可以“面對面”地交流。要實(shí)現(xiàn)天地的溝通，首先要建一張航天測控通信網(wǎng)。建“天網(wǎng)”的重任，落在了年輕的總師于志堅(jiān)和他率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)身上。于志堅(jiān)自己給這任務(wù)總結(jié)了“四高”：高實(shí)時(shí)、高覆蓋、高速率、高可靠。難度之大，前所未有。于志堅(jiān)他們首先研究了美、俄的建網(wǎng)模式。美國早就建立起一張專用的載人航天測控網(wǎng)。它利用自己的政治經(jīng)濟(jì)大國的優(yōu)勢地位，在全球布下20多個(gè)測控站，只要是它覺得理想的地方，基本上是想布就布。但這樣一個(gè)龐大的網(wǎng)，操作管理非常復(fù)雜，經(jīng)費(fèi)投入也相當(dāng)多，于志堅(jiān)說，據(jù)估算，僅每年的操作管理費(fèi)就要消耗掉3．5億美元。俄羅斯建網(wǎng)的特點(diǎn)，是充分利用了當(dāng)時(shí)前蘇聯(lián)較寬的經(jīng)度覆蓋和較高的緯度優(yōu)勢。于志堅(jiān)說：“美國模式和俄羅斯模式都不能照搬，我們定下的方案設(shè)計(jì)原則是：根據(jù)中國的國情，確保關(guān)鍵段，兼顧其他段?！蹦男┦顷P(guān)鍵段？于志堅(jiān)說，一個(gè)是上升段，一個(gè)是返回段，必須百分之百確保。因?yàn)閺囊郧案鲊慕?jīng)驗(yàn)來看，出事往往在這兩個(gè)階段較多。另外，飛船每繞地球一圈需時(shí)90分鐘左右，每一圈都要求與航天員有通話時(shí)間，這一點(diǎn)也要在設(shè)計(jì)布站時(shí)考慮進(jìn)去。從普通A4紙大小的世界地圖上看，這兩段的運(yùn)行軌跡就像一個(gè)“八”字，為了把這“八”字的兩筆包住，于志堅(jiān)他們幾乎每天用小圓圈在圖上比劃來比劃去，力爭用最少最合理的“圓圈”做到最完美的銜接與覆蓋。最終，他們僅僅用了五個(gè)國內(nèi)固定站、一個(gè)臨時(shí)站、四艘測量船和兩個(gè)半的國外站點(diǎn)，就成功完成了布網(wǎng)。于志堅(jiān)有幾分驕傲地補(bǔ)充說，他們建起的這個(gè)新型測控網(wǎng)，還有幾大特點(diǎn)：一是采取了國際標(biāo)準(zhǔn)，可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)國際聯(lián)網(wǎng)。二是選用了高效率的透明傳輸方式，測控點(diǎn)就像網(wǎng)管，即時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)信息，地面的指揮中心和航天器之間的溝通像高速公路一樣，完全透明，沒有任何障礙。三是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更優(yōu)化，由集中式變?yōu)榉植际?，即把多?xiàng)功能分布在機(jī)器上分工合作，能夠滿足任務(wù)需求；第四點(diǎn)也是最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可擴(kuò)展性，它可以根據(jù)任務(wù)增加，隨時(shí)連上更多的計(jì)算機(jī)。這就像高速公路新開出入口一樣方便，還不會影響系統(tǒng)建設(shè)和穩(wěn)定。因此，這套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不但能滿足載人航天的要求，還可以支持衛(wèi)星發(fā)射等其他的后續(xù)航天任務(wù)，做到“一網(wǎng)打盡”。“神五”發(fā)射前夕，于志堅(jiān)說，自己是“既激動又緊張”，我們大家在一起拼搏奮斗，也嘗了不少的酸甜苦辣，現(xiàn)在終于要實(shí)現(xiàn)載人飛行當(dāng)然很激動；同時(shí)也很緊張，因?yàn)殡m然充分準(zhǔn)備，也進(jìn)行了多次演練，但畢竟載人升空是第一次，總有些壓力。于志堅(jiān)說，這次的感覺和“神舟”一號發(fā)射時(shí)差不多，開始都有些擔(dān)心，但飛船上天繞了幾圈，根本沒問題，一下子踏實(shí)了，于志堅(jiān)笑著說。