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中国电科护航“圆梦乘组”平安回家

科技日报记者 付毅飞

2023年6月4日6时33分,神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,航天员费俊龙、邓清明、张陆平安回家。

作为中国载人航天工程副总指挥单位,中国电科认真做好神舟十五号载人飞船返回搜救任务,布设致密安全的测控通信网,构建近中远程搭配、海陆空协同的立体化搜救引导网络,为飞船返航打造熠熠“明眸”,圆满完成返回搜救任务。

返航归途“永在线”

从返回舱变速进入返回轨道到推进舱与返回舱分离,从返回舱进入大气层到安全着陆……神舟十五号从距离地面约400公里的空间站轨道返回,每一步都需要测控通信系统接力牵引,完成遥测、外测来接收和发送指令,观测分析返回舱位置、速度、飞行姿态。

在主着陆场,中国电科布设便携站、机载站、车载站、固定站等站型及多型号卫通系统,编织致密安全的测控通信网,像“听诊器”“遥控器”和“手机”一样,实时测量飞行轨道,监测返回舱供电、温度、气压等参数及航天员各项生理参数,实时传送地面发出的指令,指挥返回舱变轨、调整姿态,实时传输话音、图像数据,让地面可以与航天员实时沟通。

在新建和升级后的系统中,研制的大功率功放和高速调制解调器,大大提升卫星通信传输能力,传输容量提升5至10倍。研制的Ka频段卫星终端设备,第一时间将着陆场实时高清图像和多路语音,通过卫星传回任务指挥大厅,保证东风着陆场与酒泉卫星发射中心、北京指控中心三地之间画音信息的不间断传输。

看破“黑障”稳跟踪

随着“山海跟踪结束”调度口令响起,意味着神舟十五号返回舱成功穿越“黑障区”,渡过了返程之路最危险的时刻。

“航天器处于黑障区时,一切通信都会中断,地面指挥人员无法对其进行指挥联系,这时地面测量雷达的持续稳定跟踪显得尤为重要,它能实时监控航天器的高度、速度、姿态等,确保航天器和航天员的安全。”中国电科技术专家表示,在测控领域,“黑障区”持续稳定跟踪也一直是个大难题。

从神舟十五号返回舱进入大气层起,该集团研制的测量雷达就如同“明眸”一般,担负返回区首点截获、黑障区连续跟踪等任务,精准“看”到飞船在太空中的飞行轨迹。

为实现更高精度、更高可靠的测量,中国电科对酒泉、渭南、太原等测控站的多部测量雷达升级改造,使其具备精准坐标测量和精细成像处理能力,创新采用智能化鞘套判别、复杂波形设计等目标探测跟踪技术,看破“黑障”,为航天员归途架起电波“保护伞”。

精准定向迎“神舟”

“雄鹰报告,发现243信标”“243信号跟踪正常”,任务中,这两个关键任务节点是返回舱顺利开伞、正常返回主要判据,均由中国电科研制的系列定向仪提供支撑。

“定向仪就像‘千里眼’‘顺风耳’,第一时间捕捉返回舱冲出‘黑障’后发出的首个信号。”中国电科技术专家表示,该集团研制的机载、车载、船载、便携式定向仪,模拟信标机、航天员电台等产品,构建起近中远程搭配、海陆空协同的立体化搜救引导网络。定向仪采用无线电“呼叫-应答”模式,受外部环境因素影响更小,装备在运输机、直升机、搜索车辆、救助船舶等搜索平台上,能全天时、全天候、无盲区地接收返回舱“呼叫”信标,引导搜索力量迅速向落点靠拢。

空地联动大漠寻舱,地面返回搜救力量需要统一调度。中国电科研发回收区北斗态势系统,利用北斗导航系统定位和短报文功能,构建指挥中心、前方指挥、搜索平台三位一体的指挥体系。

该系统包括机载/车载终端和指挥型终端,机载/车载设备部署在搜索直升机、搜索车辆上,实时获取和回传各类搜索力量的位置,指挥型终端部署在指挥中心,负责接收和显示回传的位置信息,使指挥人员及时掌握搜救载体态势,为搜救力量“舱落机临”提供有力支撑。