太空加油

新华社北京４月２７日电题：为“太空加油”提供强大助力——北京飞控中心突破多项推进剂在轨补加飞控关键技术
    李国利、姜宁、祁登峰
    ４月２７日晚，天舟一号与天宫二号首次推进剂在轨补加试验取得圆满成功。在这次任务中，北京航天飞行控制中心创新突破多项关键飞控技术，为成功实施“太空加油”提供了强大助力。
    （一）
    与空中加油相比，“太空加油”高出的不仅是距离地面的高度，更体现在技术复杂程度上。特别是在补加流程的设计上，面临着多目标、多约束、多变化的系统级难题。
    中心飞控总体主任设计师姜萍介绍，在太空实施推进剂补加，涉及到氧化剂、燃烧剂两种推进剂，对设计的安全性、可靠性提出了更严更高的要求；需要考虑两个目标、上百个阀门、几百米长的管路，以及几十种关键设备、软件的控制。此外，整个补加流程包含几十个步骤，每个步骤又包含很多分支及指令，这些步骤和指令层层约束、环环相扣，不能有一处出现错误。
    为了解决这些难题，姜萍和同事们经过两年多集智攻关，创造性地设计出推进剂补加协同控制流程，解决了推进剂补加过程的强耦合问题，实现了补加过程的快速重新规划，以及正常和应急情况下各类分支的快速重构和切换。
    管路吹除是“太空加油”的一个关键环节，既要根据实际吹除时间动态调整控制序列，又要严格按照时序对目标进行协同控制。任务中，阀门打开顺序、时间间隔都必须分毫不差，否则就可能造成推进剂冻结，堵塞补加管路。
    “我们的推进剂补加流程动态规划技术很好地解决了这个问题，确保了补加过程顺利进行。”姜萍说。
    （二）
    从４月２３日到２７日，连续持续５天的“太空加油”期间，有一幅画面从未离开飞控大厅正中央的液晶屏，那就是“推进剂补加态势图”。
    这幅态势图出自中心年轻的软件工程师王兆岩之手。态势图基于推进剂补加原理和管路原理而设计，采用模型构建和逻辑抽象方法，实现了推进剂补加过程的动态可视化展示，对补加过程实时状态判断和辅助决策具有重要意义。
    记者飞控大厅的液晶屏上看到，蔚蓝色的星空背景里，天舟一号和天宫二号实施推进剂补加的一条条管路、一个个阀门、一个个参数以及用不同颜色标识的贮箱等图形元素清晰可见。这些图形元素在实时任务数据的驱动下，会动态展示补加进程。譬如，哪个阀门关闭、哪根管路有燃料、哪个贮箱正在补加、哪根管路正在吹除等等动作细节，都会直观清晰地展现在科技人员的眼前。
    飞控大厅的科技人员告诉记者，态势图的可贵之处不仅在于它能够将“太空加油”从九天之上搬到人们眼前，还在于它提取了补加过程的关键参数信息，在实时数据驱动下，可以使科技人员从繁琐复杂的参数信息中解脱出来，可以让决策指挥层能够更加直观地掌握任务状态，从而更加准确高效地进行判断决策。
    （三）
    如果把这次“太空加油”涉及到的参数信息写到白纸上，四五百个参数可以写满好多张。这些参数信息就是“太空加油”是否正常进行的生理指标，在任务中动态变化，需要地面科技人员实时监视判断。然而，完成一次“太空加油”需要５天时间。这么长的时间，这么多的参数，仅仅依靠人工监视是难以完成的。
    为了提升效率，中心科技人员汪广洪在深入研究上百套推进剂补加故障预案基础上，设计了推进剂补加故障诊断系统，实现了推进剂补加故障的快速诊断、快速定位、快速解决。
    打开故障诊断系统，汪广洪指着屏幕上一条条信息告诉记者，推进剂补加过程全部可能出现的故障信息都在里面，只要补加过程中，哪一条参数不正常，这里实时就会有告警的声音，并且能够立刻定位故障源，迅速启动应急预案，大...大提升了故障诊断和应急抢险的效率。

经过复杂宇宙射线的考验, 经过高低温的考验, 是不是还能正常运转.


航天人做事, 扎扎实实