火星車與著陸巡視器外觀設(shè)計構(gòu)型圖國防科工局探月與航天工程中心供圖

本報記者 付毅飛

　　近日，北京航天飛行控制中心圓滿完成了我國首次火星探測任務(wù)無線聯(lián)試,。

　　北京航天飛行控制中心火星任務(wù)團隊負責人崔曉峰向科技日報記者介紹,，無線聯(lián)試相當于模擬未來航天任務(wù)的整個過程。包括哪個階段要發(fā)送什么指令,、實施什么控制,，航天器要做什么動作等等，對任務(wù)全程進行演練和測試,。

　　“此次聯(lián)試取得成功,，我們對火星探測任務(wù)心里就真正有底了?！彼f,。

　　控制中心與探測器唯一合練機會

　　在航天任務(wù)中，航天器發(fā)射以后,，都要由地面控制中心進行控制,。無線聯(lián)試就是指航天任務(wù)實施前，地面控制中心和航天器各個系統(tǒng)之間開展的連接測試,。

　　崔曉峰表示,，無線聯(lián)試的主要要求，是要能真正有效地覆蓋任務(wù)的情況,，保證任務(wù)可靠性。如果聯(lián)試的內(nèi)容有缺失,，導致一部分重要的情形沒有驗證到,，無疑會給任務(wù)帶來很大風險。因此在聯(lián)試準備階段,，對其內(nèi)容,、過程、方式方法的設(shè)計極為重要,。經(jīng)過多年的航天任務(wù)經(jīng)驗積累,，我國已形成一套成熟、科學,、高效的體系,，來開展這方面的工作籌劃。

　　按照我國火星探測工程總體計劃安排,，我國首次火星探測任務(wù)將在今年7月實施,。此次無線聯(lián)試是火星任務(wù)控制中心與火星探測器正樣的唯一一次地面聯(lián)合演練,。

　　緊湊的工程進度為無線聯(lián)試的開展增加了難度。崔曉峰說,，由于工程研制進度十分緊張,，各系統(tǒng)工作壓力原本就大，要安排共同時間開展全系統(tǒng)演練,，組織工作十分艱巨,。

　　但此時開展無線聯(lián)試卻又勢在必行。崔曉峰說,，聯(lián)試要在各個系統(tǒng)的研制工作基本完成以后進行才有意義,。如果進行得過早，各系統(tǒng)狀態(tài)可能還沒有完全確定,；如果再晚,，會直接影響發(fā)射前的各項進程。聯(lián)試時間,，實際上是在具備聯(lián)試條件的前提下,，根據(jù)工程計劃往前倒排而確定下來的。

　　根據(jù)北京航天飛行控制中心發(fā)布的消息,，本次聯(lián)試充分驗證了探測器與地面系統(tǒng)的接口匹配性和一致性,，對各類方案、技術(shù)狀態(tài),、軟硬件系統(tǒng)進行了全面測試,，達到了聯(lián)試預期效果。

　　崔曉峰說,，在此之前,，火星任務(wù)控制中心與火星探測器真器本身還沒有進行過交互與控制。聯(lián)試整個過程走下來,，打通了信息傳遞處理等環(huán)節(jié),，證明了此前方案的正確性?！斑@樣,，我們對任務(wù)的信心就完全建立起來?！彼f,。

　　聯(lián)試“出卷人”面臨難題

　　據(jù)報道，此次無線聯(lián)試采用真實的飛控系統(tǒng)以及真實的航天器,，所有重大關(guān)鍵過程全部按照1∶1全過程演練,。崔曉峰介紹說，聯(lián)試的一大原則,，就是根據(jù)系統(tǒng)驗證的需求,，盡可能做到完全真實,。

　　我國首次火星任務(wù)將一次實現(xiàn)對火星的繞、落及巡視探測,，任務(wù)十分復雜,。相比我國以往的航天任務(wù)，火星探測任務(wù)光飛行時間就將近7個月,，加上制動下降,、著陸火星，任務(wù)時間周期很長,，可能面臨的情況也很多,。但聯(lián)試的時間有限，怎樣把整個任務(wù)覆蓋進去,，把這么多復雜的工作壓縮到很短的時間里,，成為聯(lián)試“出卷人”面臨的難題。

　　崔曉峰說,，對于此次聯(lián)試,，在前期開展了大量設(shè)計工作，以選取最具典型性,、代表性的內(nèi)容進行測試,，簡化了一些可以通過其他方式驗證的內(nèi)容。同時通過時間壓縮等特殊手段,，實現(xiàn)全過程覆蓋,。

　　這張“考卷”劃了哪些重點？

　　崔曉峰說,，探測器飛向火星途中需要開展多次軌道修正,，接近火星時要進行制動從而進入火星捕獲軌道。此外,，探測器在火星降落是整個任務(wù)中風險最大的一個環(huán)節(jié),，在各國火星探測任務(wù)中，大部分失敗案例都是在這個環(huán)節(jié)功虧一簣,。探測器進入火星大氣到降落的過程只有幾分鐘，在這么短時間內(nèi)需要完成減速以及各種調(diào)整,。由于火星距離地球非常遙遠,，信號傳輸延時長達幾十分鐘，這些動作無法實時控制,，只能提前設(shè)定編排程序,，預先把指令發(fā)給探測器，在實施降落時由探測器自主控制,。

　　無線聯(lián)試正是要驗證這些指令的正確性,?！叭绻孪扔嬎愕目刂屏俊⒅噶畹木幣庞绣e誤,，任務(wù)真正執(zhí)行的時候就會出問題,。而這次聯(lián)試正是進行全面檢驗的過程?！贝迺苑逭f,。

　　火星任務(wù)聯(lián)試比探月更復雜

　　由于其重要性，無線聯(lián)試是各項航天任務(wù)實施前必須經(jīng)歷的一項考核,，包括我國多次開展的探月任務(wù)都是如此,。不過崔曉峰表示，火星任務(wù)無線聯(lián)試比探月任務(wù)更為復雜,。

　　他說,，兩者的不同之處主要源于任務(wù)特點。首先月球是地球的衛(wèi)星,，圍繞地球旋轉(zhuǎn),。火星是行星,，它與地球一起圍繞太陽旋轉(zhuǎn),。這樣一來，地球,、探測器以及目標星體之間的相互位置關(guān)系就有很大不同,。

　　對于月球車與火星車來說，工作環(huán)境也有很大區(qū)別,。月面雖然有石塊,、撞擊坑，但沒有空氣流動,，環(huán)境相對靜止,。火星表面不僅地形復雜,，而且有各種天氣變化,，可以持續(xù)數(shù)月的塵暴等惡劣氣候環(huán)境，將給探測器帶來嚴峻考驗,。

　　在距離方面,，月球距離地球大約30萬公里，信號延遲幾乎可以忽略,，對探測器相當于可以實時控制,。而火星距離地球最近也有大約5000萬公里，最遠可達4億公里，信號延遲超過地月信號延遲千倍,，發(fā)給探測器,、火星車的指令都需要預先編排規(guī)劃，設(shè)定好動作以及合適的執(zhí)行時間,。探測器收到指令,，在適當時間執(zhí)行之后，再擇機把數(shù)據(jù)傳回地球,。每一次交互都需要一定周期,。

　　記者了解到，后續(xù)北京航天飛行控制中心火星任務(wù)團隊將持續(xù)完善各項方案預案,，優(yōu)化組織流程,，落實技術(shù)細節(jié)，全力完成我國首次火星探測飛控任務(wù),。

（《科技日報》2020年3月17日第 8 版,。）