上天的事儿,用船来发力,这是为什么?
说到火箭发射,我相信人们会首先想到倒计时和点火,发射前的准备工作通常不那么容易引起人们的注意。小心的人可能会注意到,每当火箭在我国发射时,都会有这样的消息:"期待着飞船的发射"。事实上,这是确保火箭能够在空中飞行的一个重要部分。
有人可能会问:到天堂为什么要用船呢?让我们来看看这艘测量船,以及中国的 "龙景" 号测量船及其学校飞行任务。
航天测控的 "千里眼" 与 " 风筝线
空间测控系统可以跟踪、测量和控制正在进行的航天器(运载火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和其他航天器)。自从人类开始探索宇宙以来,空间测控网络一直发挥着重要作用。
测量船是空间测控网的重要组成部分,与陆地监测站相比,测量船可以灵活地选择观测站,对浩瀚海洋中的移动应急情况进行测控,测量船不仅是千里眼,而且是一条 "风筝线",因为它不仅可以测量飞行器的轨道,还可以发送控制指令、遥控卫星轨道变化、姿态调整、太阳能电池板扩展等。
20 世纪 60 年代,中国开始发展远程运载火箭和地球同步卫星,航天远洋测量船应运而生。1978 年,"远望 1 号" 和 "远望 2 号" 相继形成,远望测量船已成为中国航天测控网络的重要组成部分。
近 40 年来,远望测量船完成了火箭测量到卫星测量、从单一测量到综合测控、从卫星测控到载人航天器测控通信、从地球轨道测控到月球轨道测控、从单目标到多目标测控等多个重大飞跃,并逐步实现了多样化的测试任务。
在复杂的海水涌浪、船体摆动、天线晃动、目标运动等复杂条件下,空间测控的技术难度远高于陆地,因此,测量船应具有良好的低速航行和操纵性、较大的耐力和自力。
GB/T1497-1989 测量船标定惯性导航与飞行校正
元旺六号已完成多项海上测控任务,今年年初在东海海域成功完成了惯性导航精度评估和海上综合飞行校正任务。
海上综合飞行校正是远距离船舶提高船舶可靠性和测控精度的一项重要工作,只有完成全面的学校飞行,才能取得海上测控 "资格证书",更好地发挥自己的作用。
在海上测控过程中,测量船需要考虑船舶航行、颠簸、船体变形等诸多因素的影响,惯性导航设备是校准误差、影响最终测控精度的重要设备之一,因此,在进行正式飞行校正之前,首先要对测量船的惯性导航精度进行评估,并对船舶姿态定位系统的性能进行测试。
惯性导航精度的识别主要通过船舶姿态在测控系统中的位置系统进行,同时还涉及气象预报、中央机器、网络信息、常规支撑设备等系统,以及平台惯性导航、捷联惯性导航(包括卫星导航)、光电经纬仪、变形测量系统等设备,每个系统之间的匹配程度和各设备运行的稳定性都需要测试。
然后是海上综合校准飞行,是指使用配备专用校准设备的飞行校准飞机对导航、雷达、通信等设备进行检查和评估。测量船的飞行校正包括性能飞行和精密飞行两项。
性能修正项目包括测量船跟踪性能的测量、导航功能、船舶横摇隔离、卫星测量的飞行方向能力、数据传输和处理能力等,通过测试,一旦发现问题,设备的动态性能、工作方式和设备之间的协调就可以及时纠正。
精密校正主要测试设备在不同工作模式和动态条件下的跟踪和测量精度,同时利用校准卫星进行卫星飞行校正。
性能校正项目包括最大工作范围和保证精度工作范围,这与电压表的测量范围和最佳测量范围相似。其精度修正与电压表指针的灵敏度相似,主要是对各个子系统不同模式下的测量误差进行测试。在两者的配合下,可以充分验证各种测控设备是否满足任务要求。性能飞行校正可以为精密飞行校正提供相应的精度跟踪范围,同时也可以获得高、低仰角下的测量精度,通过精确飞行校正得到的数据可以验证性能飞行校正的有效性。
在实际的海上测量和控制中,总是伴随着一些意想不到的困难和挑战,如多变的天气、恶劣的海洋环境等。因此,在航向校正过程中,遥视船将尽可能多地模拟各种极限状态,并采集设备在不同工况、不同组合下的试验数据,从而对测量设备的性能进行综合测试,并对测量设备的精度进行评估。例如,元旺六号将飞行校正任务与船舶横摇隔离检查相结合,使船舶产生 8 度左右的晃动,模拟强风强浪条件下的测控。这使整个飞行过程充满了挑战,也为今后任务的实施提供了保证。