[国家航天局网讯] （特约记者 马晓中 唐文俊）10月16日，“神舟”五号飞船载着全中国人民的理想和希望在内蒙古大草原上成功着陆，我国第一位航天员结束了21小时18分钟的太空旅程，中华民族的千年飞天梦想已经成为现实。“神舟”五号是如何飞向太空？我们是怎样用可靠的技术来指挥控制这样一艘载人飞船？中国载人航天工程是什么情况？带着这些问题，记者采访了载人航天测控的“神经中枢”——北京航天指挥控制中心的主任席政。
“天字第一号”任务
“这是我国载人航天工程首次载人飞行，是新世纪实现中华民族伟大复兴具有标志意义的重大事件，是继“两弹一星”之后我国高科技领域最具影响力的里程碑。”说到“神舟”五号，席政既激动又郑重。他说，航天科技工作者通常把“神五”称为今年“天字第一号”任务，排在整个科研试验任务的首位。事实上，作为具有代表性和标志性的成果，本次载人航天飞行是我国航天科技领域几十年发展建设成就和水平的集中体现与展示。
1961年苏联宇航员加加林把人类遨游太空的梦想变成了现实。人类终于叩开了通往太空的通天之门。1969年7月16日，当阿波罗11号进行登月之旅的时候，全世界有5亿人通过电视观看。
载人航天是一个国家综合国力强大、科技水平先进的标志。经过40多年的努力，我国的航天事业取得了举世瞩目的成就，已成为世界上少数几个掌握载人航天技术的大国之一。
我国的载人航天工程大规模展开是在1992年。当时，我们的航天技术经过了30多年的发展，有许多技术达到了世界先进水平，但与航天技术大国美、俄相比，我们还有相当大的差距。1992年1月，我国又重新开始论证载人航天工程；同年9月，党中央、国务院、中央军委批准载人航天工程立项上马。从此，我国的载人航天工程正式走上了世界航天的历史舞台。
七大系统支撑载人航天工程
“我国载人航天工程由七大系统组成，”席政介绍说，它们分别是航天员系统、有效载荷系统、飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统和着陆场系统。
航天员系统是一个以航天员为中心的复杂系统。由于外层空间高真空、微重力、高辐射等特点，为保证航天员的生命安全、身心健康和工作效率，航天员系统的主要任务是选拔和培训合格的宇航员，研制并提供航天服、航天食品、医监医保设备、个人救生物品，以及设计飞船上的生命保证系统等。有效载荷系统则包括对地观测和空间科学试验等领域。
席政说，飞船是宇航员在太空旅行的工具。我国载人飞船采用“三舱”结构，由轨道舱、返回舱、推进舱和一个附加段组成，三舱全长共8米，太阳帆板面积24平方米。轨道舱是航天员在轨道运行阶段生活和进行科学试验的场所；返回舱是发射段、变轨段及返回段航天员的座舱；推进舱则为飞船姿态控制、变轨及制动返回提供动力。
把飞船送到预定轨道的运载工具正是运载火箭。长征-2F运载火箭是在长征-2E捆绑式火箭的基础上，为适应载人航天要求，增加了逃逸救生、故障检测等系统研制而成的新型运载火箭。长征-2F运载火箭是我国目前研制的最高、最重的火箭，主要由一级芯级、二级芯级、4个助推器、整流罩和逃逸火箭组成。一级芯级和助推器共8台发动机，二级芯级为1台主发动机加4个游动发动机。火箭总长58.35米，起飞质量483吨。
发射场系统地点在酒泉卫星发射中心，主要由技术区、发射区、航天员区、试验指挥区等部分组成，包括高大的测试厂房和发射塔架等。
测控通信系统的作用是对飞船的运行进行监视、测量、控制和预报等。席政说，为提高载人飞船任务测控通信覆盖率，保证关键事件测控，我国采用了全球布站的策略。它的组成为：3个中心，16个测量站、船。北京中心是地面测控网的中枢。国内测控站有9个；远洋测量船4艘，分别位于中国南海、太平洋、印度洋、大西洋等海域；国外测控站3个。
着陆场系统分主着陆场和副着陆场。主着陆场位于内蒙古中部、二连浩特以南的阿木古朗牧场，负责飞船返回段的跟踪测控和搜索回收，设置有回收地面活动测量站，配备有USB设备和电扫雷达，参加搜索回收的设备有4架直升机和6辆特种车辆。
席政说，我国载人航天飞行过程分为待发段、上升段、运行段、返回段、留轨段。飞船入轨总质量不大于7600千克。采用软着陆方式，返回舱着陆后舱内具有支持航天员陆上生存48小时、海上生存24小时的能力。
分三步走，建立空间站
席政介绍说，我国的载人航天工程的目标是建立空间站，实现这个目标需要分三步走。第一步以飞船起步，发射无人飞船和有人飞船，将航天员安全送入近地轨道，进行适量的对地观测和科学实验，并使航天员安全返回地面，实现载人航天的历史性突破，“神舟”五号的成功犹如这第一步踏落在地上；第二步重点完成航天员出舱活动、交会对接试验和发射长期自主飞行、短期有人照料的空间试验室，尽早建成我国完整配套的空间工程大系统，解决我国一定规模的空间应用问题；第三步是建造更大的长期有人照料的空间站。
五项准备，力求万无一失
“神舟”五号飞船的最大特点是载人飞行，飞船上载有我国的一名航天员。
“载人航天、人命关天。”席政严肃地说，我们北京中心作为载人航天工程的调度指挥、飞行控制、分析计算和数据处理中心，作出的每一个决策，发出的每一条指令，注入的每一组数据，都直接关系到航天员的生命安全，关系到整个任务的成败。所以说，我们在任务中必须确保调度指挥准确无误、万无一失，所有软硬件设施运行正常、稳妥可靠，各项技术勤务保障畅通无阻、严密细致，各种应急预案判断准确、处置果断。
“一切为载人，全力保成功”，已经成为全体参试人员的共识，成为“神舟”五号任务准备工作的指导思想和根本依据。也就是说，我们每个人的命运已经与“神舟”五号飞船牢牢地系在了一起，与这项宏伟而壮丽的事业紧密地联系在一起了，我们北京中心也将伴随着实现中华民族千年飞天梦想而产生质的飞跃。
针对“神舟”五号的技术状态，我们在应急预案和故障对策的准备方面主要做5项工作。
一是讨论确定了“神舟” 五号飞船多种故障模式及相应的对策；二是准备了多条应急程控指令和注入数据；三是针对使用不同的制动发动机，采用不同的再入方式，返回不同的着陆场和不同的返回时机等各种应急返回模式制定了相应的14套测控计划；四是完善了应急控制系统和大气层外应急救生系统，增加了自主应急返回支持系统、飞船故障判别和告警系统以及中心计算机运行状态监视系统等；五是制定完善了软件故障预案100多个，硬件故障预案250余个。这些工作的完成进一步提高了应急处置的能力。特别是我们强调的“严、细、慎、实”的作风，是我们圆满完成各项任务的保证。
目前，不论是指挥岗位，还是技术岗位；不论是硬件系统，还是软件系统；不论是测控通信工作，还是技术勤务保障工作；我们的各参试岗位，都制定了相应的工作流程和操作程序。从而保证了每个单位、每个机房、每个岗位的工作都能井然有序、忙而不乱，减少了试验工作的盲目性和随意性，防止了顾此失彼。“试验成功就必须狠抓质量，提高质量就必须科学管理，科学管理就必须严格落实规范”这三句话已经深入人心，并已成为每一位参试人员的共识和自觉行动。
“神五”需要分秒不差
北京航天指挥控制中心是我国载人航天工程飞行试验任务的指挥中心、控制决策中心、任务分析和数据处理中心、测控网的通信和数据交换中心。主要由计算机系统、监控显示系统、通信系统和技术勤务保障系统组成。北京中心采用国际先进的透明控制方式，将地面的各种控制指令由中心计算机生成相应的遥控指令，通过卫星传至遥控站（船）后，再经站内USB设备发往飞船，整个过程在2秒钟内完成。
席政说，一次任务就需向飞船发送指令上千条。这些指令化作一根根看不见的“线”，牵引着飞船遨游九天。“神舟”五号飞船在太空1天的飞行过程中，需要进行1次变轨，由椭圆轨道变为圆轨道，还要组织进行连续7个圈次的天地通话。尤其是在返回控制中，制动时间1秒钟的误差就将导致地面落点几十公里的偏差，甚至会使飞船无法正常返回地面，直接危及航天员的生命安全。
载人航天工程曾有七块绊脚石
北京航天指挥控制中心于1996年组建，当时基础十分薄弱。在硬件上，没有一台（套）可用于载人航天的设备；在软件上，没有一条语句，没有一本文档；在基础设施方面，航天城刚刚破土动工，工作生活设施十分简陋；在技术力量方面，队伍年轻，绝大多数是刚刚走出校门的大学生。要在这个基础上用3年多的时间建成载人航天飞控中心，难度之大可想而知。席政说，当时，有许多人对此产生怀疑，有人甚至断言中国的载人航天试验可能会由于指控中心不能按时完成任务而推迟。
在这种情况下，我们中心集智攻关，稳扎稳打，连续拼搏，开始了艰苦的创业历程。
建设飞控中心，工作千头万绪，但最重要的是必须突破载人航天飞行测控领域方面的关键技术。席政说，当时我们面临着七大难题，也称为七项关键技术。
一是高精度的轨道计算。载人航天对实时轨道计算的精度要求远远高于以往对导弹、卫星测控任务，比当时国内能达到的水平高出一倍。
二是透明控制方式。载人航天任务要求中心采用透明控制方式，也就是要在2秒钟的时间内完成遥控指令的编码、加密、发送、比判等一系列工作，并把指令发到飞船。这在中国航天领域是史无前例的。
三是升力式再入返回控制。升力式再入返回控制是航天测控领域一项标志性技术，国外对我们一直严密封锁。
四是飞行控制计划的自动生成。载人航天工程要求各参试系统密切配合、自动工作、分秒不差，各类工作计划要自动生成。
五是高速数据实时处理。载人航天任务数据流量最大时每秒近4兆，这就要求地面飞行控制系统对超大流量数据具有强大的实时接收、处理能力。
六是可视化测控。要求生动、逼真地反映飞船的飞行状态，展示外层空间的情况。
七是留轨舱的长期管理。从管理“神舟”二号留轨舱开始，我们中心已圆满地完成三次留轨舱的长期测控和管理任务。
“这七大难题的突破，每一项成果都展示了中心科技人员的智慧和才华，”席政感慨地说，“每一个攻关过程都包含着许多动人的事迹。”
“神舟”系列磨砺出世界一流指控中心
1999年11月20日凌晨，我国载人航天工程第一次试验飞船在酒泉卫星发射中心升空，返回舱于次日在内蒙古准确着陆，首飞任务圆满成功。2001年1月10日和今年3月25日，“神舟”二号和“神舟”三号飞船相继发射，飞船返回舱飞行7天后成功返回地面。2002年3月25日，“神舟”三号飞船飞向太空，环绕地球飞行108圈后成功返回预定区域；“神舟”三号飞船是我国第一艘无人正样飞船。
席政说，飞船在轨运行期间，北京中心组织各测控站（船）对飞船进行了108圈的跟踪测控，成功地进行了31次数据注入，用各种定轨方法确定飞船轨道650余组。共发送遥控指令1977条，全部准确无误。 2002年12月30日，“神舟”四号飞船再刺苍穹，完成7天的在轨飞行后实现了圆满回收。
在载人航天飞行控制手段上，我们实现了飞控手段自动化、飞控决策智能化、飞控过程可视化，席政自豪地说，我们可以与世界一流的航天飞控中心相媲美。
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