飞控试验队：奔火路上护航人

文/ 苗珊珊

5月15日7时18分，在太空飞了295天的天问一号火星探测器顺利着陆在火星乌托邦平原南部预选着陆区，实现了中国首次地外行星着陆。对于中国航天科技集团有限公司天问一号火星探测器飞控试验队员来说，成功的消息是最好的奖励，所有辛苦的付出在这一刻都化为大家激动的欢呼声。他们是“天问一号”的地面“舵手”，精准操控着“天问一号”每个飞行动作。

“虽然我们在前期准备很充分，但没有飞过火星轨道，没有经验可以借鉴，真是一点都不敢松懈。”飞控试验队负责总体工作的董捷说。团队的主要任务是对火星探测器在飞行和着陆后进行控制。在探测器奔向火星的过程中，飞控试验队既是引路人，又是守护者，一直陪伴和守护着探测器，直到它平安顺利地降落在火星表面。

奔火前行，绝对不能掉以轻心

在奔火路上，飞控团队全力保驾护航。

从“天问一号”发射成功开始，测控的状态、接收信号的强弱等，都处于动态变化中。地面飞控试验队要做的就是监测探测器上产品状态是否符合预期，是否一切正常，每时每刻都不能掉以轻心。在“天问一号”发射升空后的半年时间里，他们心中只有一个念头：让探测器按预定轨道飞行，保证它在正确的时间顺利被火星引力场捕获。

今年2月初，飞控试验队便进入了24小时不间断监测的工作模式，所有岗位的队员每隔12小时进行一次换班。

“由于‘天问一号’上的很多产品都是新研制的，实行的是自主控制和自主管理，所以从设计到实施再到任务执行，过程还是比较复杂的。”数管分系统主任设计师赵蕾坦言，因为地球与探测器的距离很远，要处置很多新问题。

虽然已经到了退休的年龄，但为了此次探火任务，赵蕾带领年轻的技术骨干再次冲在飞控一线。

通俗来讲，数管分系统就是星载计算机，相当于“天问一号”的“大脑”。“因为探测器离地球很远，我们发个指令上去，到探测器接收，再到传回地面指控中心，最长约40分钟。”赵蕾说，这对飞行程序及指令计划的监测工作是严峻考验。

从2月3日开始，整个数管团队实行倒班制，对接收到的数据进行反复校核，迎接近火捕获的关键时刻。

“此次探火任务意义重大，包括我们数管分系统在内，大家都提前对可能出现的情况进行预案处理，保证不出现任何差错。”数管分系统副主任设计师兰天这样形容他们的工作状态：探测器在哪个时间点要做什么动作，必须倒背如流，快速识别可能威胁到探测任务的任何可疑现象，然后判断探测器飞行是否正常。

同样是因为通信时间延长，天问一号着陆巡视器热控分系统主任设计师向艳超带领的热控分系统团队，要根据已有的热控数据提前做判断，保证后续动作有“据”可依。

“体温是判断人体健康水平的标志之一，同样，我的工作就像给‘天问一号’量体温。”向艳超说，热控系统通过遥测数据监测，判断器上温度环境是否满足设计需求，设备能否在当前环境温度下正常工作。

在-20℃到55℃范围内，“天问一号”都能正常工作。“天问一号”刚发射入轨时，距离太阳还比较近，接受到的太阳辐照强度比较大，约1367瓦/平方米。随着“天问一号”向火星高速奔驰、越飞越远，到达火星附近的探测器能够接受到的太阳辐照强度急速下降，仅有500瓦/平方米。

“这时，外热流能量差异约3倍，给着陆巡视器的热控带来了很大难题。为此，热控分系统团队通过控制巡视器表面热控涂层的热辐射特性，尽量降低在近地段的大外热流条件下的整器温度。”向艳超介绍说。

深空探测，每个指令都要准确

“因为距离太远，‘天问一号’如果出现突发状况，要靠地面飞控试验队来紧急处置是根本来不及的。所以，我们要求每个分系统确保每一步操作、每一个指令都万无一失。”董捷说。

每当“天问一号”到变轨或成像等关键动作节点时，探测器的飞行姿态变化较大，飞控监测强度随之增大。轨道是航天器在太空中的生命线，而牢牢掌握这条生命线的就是飞控试验队的轨道岗。

与监视星上状态任务不同，“天问一号”飞控的轨道岗要在关键动作时进行具体分析、在变轨时做轨道复核，以此来确认参数正确性、变轨期间点火的姿态等。

“‘天问一号’在一系列关键的姿态和轨道机动时，稍有不慎就可能被火星引力拉向火星表面，而由于通讯时延问题，我们无法实时获知探测器的状态并对异常情况进行干预。”环绕器副总设计师朱庆华说道，“可以说，器器分离的过程是对我们控制算法精度、产品工作可靠性、故障预案周密性等最充分的考验。”

实际上，明确了着陆器准确的着陆点后，探测器的一系列机动也就随之确定下来。

探测器着陆之前几天，“天问一号”任务迎来了极为关键的降轨控制，探测器在无实时监控的情况下自主实施降轨、分离和大气进入。为此，轨道岗人员需要在控前进行大量的轨道分析和应急轨控策略准备工作。

由于轨控时间临近“五一”假期，不可避免地需要在节假日加班加点，“天问一号”轨道负责人周文艳心里有点打鼓。

她试探地询问团队里有谁节假日愿意参加飞控任务，没想到大家积极响应并踊跃报名。在团队成员的齐心协力下，轨道岗人员为降轨控制开展了详尽的误差和故障工况分析，确定了关键参数及阈值，为火星探测任务的轨道设计和保证飞控任务的顺利完成保驾护航。

其实，这些队员不需要长时间待在岗位上，但他们每天都自发地来到飞控中心，主动做数据复核确认工作，制定故障应对策略，确保“天问一号”在不同的故障下都能从容应对。

看到这一幕，董捷很感慨。

在“天问一号”着陆关键动作到来前，飞控试验队员们密切注视着不断变化的数据和众多曲线，有些岗位经常要在深夜凌晨开展监测工作。有队员说，值班是个考验，不但需要一直保持充沛的身体状态，而且还要有坚强的毅力。

着陆巡视器降落到火星表面是个很大考验，向艳超表示，“天问一号”进入火星大气层时，热控系统将面临外部气动加热、内部设备全体开机工作的双重压力，要应对上千摄氏度的高温考验。

记者了解到，尽管团队对“天问一号”的各个分系统都做了故障预案，但直到探测器着陆一项故障都没有发生，设计的可靠性得到了验证。

“天问一号”在着陆火星表面前约一个月，飞控中心的集中准备工作已经正式开始，由各研制单位技术骨干组成的“天问一号”飞控试验队紧锣密鼓地进行着飞控实施文件的制定与完善。飞控实施文件是“天问一号”在轨飞行动作的脚本，凝结了全体人员的智慧，容不得一丝一毫的错误。

作为火星环绕器总体副主任设计师的杜洋，主要负责“天问一号”的飞行程序、飞控实施文件中环绕器部分的制定。他介绍，“安全着陆火星是‘天问一号’全体试验队员最为重要的任务，制定精准严密的飞行实施文件是取得成功的必要保障。

天问一号环绕器在本次着陆火星过程中，需要完成两次变轨、五次姿态机动、多次通信状态切换、与着陆巡视器安全可靠的分离、实时中继转发着陆巡视器的数据，动作复杂程度不亚于火星捕获。”

在顺利完成发射、火星捕获两个阶段的飞控准备及在轨实施任务后，为保证任务成功，必须确保策略合理可行、飞行实施文件绝对精准。“着陆火星飞行实施文件中约3000行操作，是火星捕获飞行操作数量的3倍，这对我们提出了极高要求。”杜洋说，在经历了五轮次的审查与完善后，试验队才完成最终版本飞控实施文件的确认与会签。

严格把控，以高标准要求自己

火星飞控与以往型号的飞控都不一样，“一边飞控、一边设计、一边优化”是火星飞控最大的特点。在近1年的飞控工作中，随着着陆区域成像预探测的开展，设计师对火星的认识也更加充分。“我们在着陆点选择、进入、下降、着陆各阶段的策略和轨道设计上都做了很多优化工作，确保任务可以更好地适应最新的认识和需求。”负责总体的缪远明坦言，这也是整个飞控工作中最重要和最辛苦的工作。

为保证着陆效果，火星环绕器研制团队设计的环火停泊轨道为回归轨道，即每圈轨道的近火点均位于首选着陆区的正上方，这种轨道设计可以使探测器每次运行到近火点时均可以对着陆区进行详查。

“天问一号”进入下降、着陆各阶段开始前的一段时间里，负责总体的几名人员的工作异常繁重，加班到凌晨三四点是常态。为保证型号成功，他们克服家里的诸多困难，克服身体健康问题，专心地投入到工作中，抠实施文件的细节，抠演练的覆盖性，抠故障预案的可实施性。

队员谭志云第一次经历这么长时间的飞控任务，从2020年6月初开始集中飞控准备到现今全面完成“天问一号”进入下降、着陆过程，谭志云说，时间并没有最初想象那么漫长，更多的是充实和忙碌。让他印象最深的是试验队集众所长，针对各关键动作特点，开展故障冥想和对策分析，一次次丰富和完善了各阶段故障预案。谭志云激动地说，这其中让我更明白了一点，没有找不到的方法，只有想不到的问题，方法总比问题多，航天人是不怕问题和困难的。

航天工程是极其复杂的系统工程，每一个岗位职责明确落实，每一条指令清晰无误，是保证整个系统工程有条不紊、有序流转的重中之重，试验队在岗人员均以极高的标准要求自己，严格把控，认真操作，细致判读，确保圆满完成火星探测器飞行控制任务。

巨大电子屏幕上，清晰地显示着“天问一号”的各类参数，大屏幕上方，飞行时间等数据正不间断地跳跃变化着。飞控工作的每一次动作调整都有着工作模式复杂、动作时序性强的特点。在飞控队员看来，作为一名航天人，能够为创造新的航天历史贡献一份力量无比荣耀。