航天科普：远望号远洋航天测量船

远望号，是中国人民解放军的系列航天远洋测量船及运载火箭运输船，隶属中国人民解放军战略支援部队下属的中国卫星海上测控部。 远望号分为航天远洋测量船、运载火箭运输船。航天远洋测量船包括远望一号（已退役）至远望七号，航天远洋测控任务由远望三号、五号、六号、七号四艘测量船共同担任，均能在南纬/北纬60度以内的任何海域进行测控任务。运载火箭运输船包括远望二十一号、远望二十二号，共同担任自天津的运载火箭制造基地至海南省文昌市清澜港的运载火箭运输任务，运输新一代运载火箭长征五号及长征七号火箭。 远望号的主要用途是对航天器及运载火箭进行跟踪测量和控制。 远望号”是我国航天远洋测控船队的名称，我国目前拥有5艘远洋测控船，分别命名为远望一号至远望五号。 “远望”号测量船是我国在20世纪70年代研制成功的一艘现代化测量船。“远望”一号建成于1977年8月，“远望”二号建成于1978年9月。该舰舰长190米，宽22.6米，高38.6米，排水量21000吨。 在“远望”号测量船上装备有完善的导航设备和精密的测量系统。它的导航设备除了一般舰船上使用的光学、天文导航设备、惯性导航设备、无线电导航设备外，还装备卫星导航和声呐信标导航设备，从而可以精确测量船位，保证对导弹、卫星、飞船测量的精确。 测量船上的测量系统有雷达跟踪系统，它有一个巨大的抛物面天线，能连续跟踪飞行中的卫星、飞船；遥测系统也有巨大的抛物面天线，可接收飞船发出的数据信息，并能转发给发射控制中心；通信系统用于船上各部门间和外界的通信联系、数据传输；数据处理系统用于对各系统测得的数据进行综合处理，传送到发射控制中心。 在"远望"号测量船上装备的多种精密测量系统，可以在预定海域，对进入其测量弧段的导弹、卫星、飞船进行跟踪遥测，并能精确的测定他们的着落点，以便进行回收。 海上测量船是对航天器及运载火箭进行跟踪测量和控制的专用船，它是航天测控网的海上机动测量站，可以根据航天器及运载火箭的飞行轨道和测控要求配置在适当海域位置。其任务是，在航天控制中心的指挥下跟踪测量航天器的运行轨迹，接收遥测信息，发送遥控指令，与航天员通信以及营救返回溅落在海上的航天员；还可用来跟踪测量试验弹道导弹的飞行轨迹，接收弹头遥测信息，测量弹头海上落点坐标，打捞数据舱等。 航天测量船可按需要建成设备完善、功能较全的综合测量船和设备较少、功能单一的遥测船。它们除具有船舶结构、控制、导航、动力等系统外，还装有相应的测控系统。综合测量船测控系统，一般由无线电跟踪测量系统、光学跟踪测量系统、遥测系统、遥控系统、再入物理现象观测系统、声纳系统、数据处理系统、指挥控制中心、船位船姿测量系统、通信系统、时间统一系统、电磁辐射报警系统和辅助设备等组成。 国外十分重视发展航天测量船，尤其是航天事业发达的国家更加重视研制这种新型船舶，目前世界上仅美国、中国、俄罗斯和法国五个国家拥有航天测量船。 要把占地至少几平方公里的测量基地浓缩到3000多平方米的一艘测量船上，在波涛起伏的大海上，创造平稳如陆的测量环境，这是对船舶建造技术的挑战。 但并非是一艘船加上测量设备就OK了。测量、气象、通讯等高精密仪器设备即使在陆地上，对气象、地理等因素都有严格要求，更何况在波涛起伏、充满盐雾、潮湿等恶劣的海洋环境中，对船的设计更是提出了各种超出常规的苛刻要求。在浩瀚的海洋上，测量船要在最有效的十几分钟之内抓住并跟踪以第一或第二宇宙速度飞行的目标已非易事，如果船稍一摇摆，跟踪目标便会稍纵即逝。这首先对船只的稳定性提出了超乎寻常的要求。 船体就像一根扁担，用肩扛，两头会下垂，两人抬，中间会下垂。一艘船航行在风浪中，由于浪尖对船支撑点的作用力，船体会多少产生一点弯曲变形。这在正常设计中无须修正，但是对远望号却不行。装在它甲板上的主要测控设备雷达和激光电影经纬仪必须在一条水平线上，不能因船体变形而产生丝毫误差；否则，测量数据将会失之毫厘，差之千里。 我们平时看电视时，小小的电扇如离电视机太近，其电磁干扰还会扰乱荧屏画面。远望号先进的通讯、测量设备配备了大大小小几十副天线，这些辐射面广、发射功率极大的天线仅能安排在200米长的甲板上。如何保证它们既充分运转、正常工作，又不互相干扰，显然极其复杂!类似的关键技术问题还有很多很多。 有时，发明创造不过是一张窗户纸，没有解决时，觉得似乎比登天还难，一旦解决了，才知道竟然如此容易！远望号解决船舶稳性的方法很巧妙：在船体上前后各装两个减摇鳍，就可以把十几度的摇摆减少到5度，同时在雷达基座上安装相关设备，进而把5度的摇摆减少到1度，再在天线上安装相关设备，更把1度的摇摆减少到几秒。三级减摇措施，就使主测量船在6级海浪下达到了陆地标准，可以在12级台风中昂首挺立。 对于船舶的弯曲变形，远望号通过测量船上天线相对误差，再加上计算机修正，使得精密设备的变形量比使用要求还小了若干倍。 远望1号船是我国第一代综合性航天远洋测控船。主要担负卫星、飞船和火箭飞行器全程飞行试验测量和控制任务。远望1号船于1977年8月31日在江南造船厂建成下水，1978年正式组建，在27年的蹈海测天、追星揽箭的历程中，该船41次远涉重洋，海上作业近1500天，累计航程27万多海里，先后38次圆满完成了我国洲际导弹、潜射导弹、通信卫星、气象卫星、导航定位卫星和“神舟”号飞船以及澳星、亚太二号、菲律宾星等重大科研试验任务。（2011年5月远望一号测量船退出海上测控序列正式退役，现存于中国船舶集团江南造船有限责任公司） 远望2号远洋航天测量船是我国第一代综合性航天远洋测控船，主要承担中国航天飞行器的海上测量、控制、通信和打捞回收任务，是中国航天测控网的重要组成部分。船长192米，宽22.6米，高38.5米，满载排水量2.1万吨，最大行速20节，续航100天。特别是在中国载人航天工程海上测控中，它担负着天地话音传输任务，让中国飞天第一人杨利伟在太空中与地面成功进行了天地通话。远望2号于1977年下水,组建28年来，先后28次远涉重洋，安全航行近40万海里（相当于绕地球20圈），20次停靠国外港口，先后31次圆满完成了亚洲1号、东方红3号、风云2号、烽火1号（我国首颗军用战术通信卫星）等卫星和神舟号试验飞船的重大海上测控任务。创下了我国航天远洋测控史上“六个之最”、“四个首次”（执行任务型号最全、出海频率最高、海上连续测控时间最长、任务转换时间最短、停靠外港次数最多、总航程最远，首次承担国外卫星发射的海上测量任务、首次对卫星进行海上控制、首次成功使用姿章联控技术对卫星进行大调姿、首次停靠外港）等纪录。（2019年4月28日，远望2号测量船在完成41年海上测控和卫星长期管理任务后正式退役，被中国卫星海上测控部正式赠与地方政府，将作为爱国主义和科普教育场所向公众开放。至此，我国第一代航天远洋测量船远望1号、远望2号全部退出海上测控序列。） 远望3号船是我国第二代综合性航天远洋测控船，主要担负卫星、飞船和其他航天器全程飞行试验海上测量和控制任务。全船集中了20世纪九十年代科学技术精华，汇集了我国当今船舶、机械、电子、气象、通信、计算机等方面的先进技术，其硬件设施达到了国际先进水平。远望3号船于1994年4月26日建成下水，1995年5月18日正式编入远望号船序列。船长180米，宽22.2米，最大高度37.8米，满载排水量1.7万吨，吃水深度8米，巡航速度18节，最大航速20节，续航能力1.8万海里。1995年底投入使用以来，远望三号船先后17次远征三大洋，总航程21.4万多海里，圆满完成了18次国家级卫星、飞船等飞行器的海上测控任务。 远望4号船是1998年8月由原“向阳红10号”改建而成的航天远洋测控船。主要担负卫星和飞船海上跟踪、遥测、通信和控制任务。船长156.2米，船宽20.6米，最大高度39米，满载排水量12700吨，吃水7.5米。船舶巡航速度18节，最大航速20节，海上自持力100天，续航力18000海里。船体采用B级冰区加强，任意一舱破损而不沉。远望4号船主要承担导弹、运载火箭、神舟飞船等飞行试验的海上综合测控、通信任务，具有测控精度高、实时性强、全天候工作等优点。六年来，该船八下太平洋，五征印度洋，九次完成飞船、卫星测控通信任务，累计航行8500余小时，总航程近12万海里，出色地完成了6次国家级大型试验海上测控通信任务。 （该船已报废） 远望5号测量船用于航天测控，是我国具有国际先进水平的大型航天远洋测量船，于2007年9月29日在江南造船厂正式交付中国卫星海上测控部使用。远望5号测量船集船舶建设、航海气象、电子、机械、光学、通信、计算机等领域最新技术于一身，由通用船舶平台和航天测控装备两大部分组成，分为船舶、测控、通信、气象4个系统。满载排水量2.5万吨，抗风能力可达12级以上，能在南北纬60度以内的任何海域航行。船上安装了S波段统一测控系统、C波段统一测控系统和C波段脉冲雷达等大型测控设备，能够完成对火箭、卫星、飞船等各类航天飞行器的海上跟踪测控任务，并能与任务中心进行实时通信和数据交换。中国自1977年至1998年先后建成4艘远望号航天远洋测量船，截至2007年9月共54次航行大洋，总航程130余万海里，相当于绕地球60圈，累计海上作业7000余天，先后圆满完成国内外应用卫星发射和“神舟”飞船的发射试验等63次航天测控任务。 远望6号于2008年4月12日正式交付中国卫星海上测控部使用，它采用当今航天、航海气象、电子、机械、光学、通信、计算机等领域最新技术，满载排水量25000吨，抗风能力可达12级以上，可在南北纬60度以内的任何海域航行。中国卫星海上测控部负责人介绍，船内用光纤构建起信息高速传输平台，各系统都可在这个平台上扩展业务功能，实现信息资源共享，并具备海上智能会诊、排除故障的能力。全船成功采用了减震降噪技术和变风量空调系统，同时在舱室布置上也更人性化，使船员长期远洋生活的舒适性得到明显改善。 远望6号测量船由通用船舶平台和航天测控装备两大部分组成，分为船舶、测控、通信、气象4个系统。满载排水量2.5万吨，抗风能力可达12级以上，能在南北纬60度以内的任何海域航行。船上安装了S波段统一测控系统、C波段统一测控系统和C波段脉冲雷达等大型测控设备，能够完成对火箭、卫星、飞船等各类航天飞行器的海上跟踪测控任务，并能与任务中心进行实时通信和数据交换。 新华社南京7月12日电，我国新一代远洋航天测量船——远望7号船，在完成60余天的海上综合校飞后，12日正式入列中国卫星海上测控部。远望7号船是由我国自主设计研制、具有国际先进水平的大型航天远洋测量船。它的入列，标志着我国航天远洋测控事业发展迎来新机遇新跨越，航天远洋测控能力将实现新提高新突破，对我国航天测控网建设具有重大意义。远望7号船于2012年9月20日批准立项，2014年10月10日在江南造船集团公司开工建造，历时18个月建成。这艘船长220多米、高40余米，满载排水量近3万吨，可抗12级台风，自给力100天，能在太平洋、印度洋、大西洋南北纬60度以内的海域执行任务，同时满足特定航道的航行要求。远望7号船由船舶通用平台和航天测控通信装备两大部分组成，集当今船舶建造、航天测控、航海气象、船舶动力等领域的最新技术于一身。据悉，下半年，这艘船将出航执行神舟十一号载人航天飞行等航天发射海上测控任务。远望7号船建设以航天发射任务需求为牵引，充分继承以往测量船建设使用经验，严格按照最新国际规范、公约要求，依据国标和行业标准，遵循“适用、可靠、先进、经济”的原则，采用了很多新技术、新工艺。远望7号船是首批按照安全返港要求进行设计的船舶，安全性能得到大幅提升；全新升级的测控系统将推动航天远洋测控能力实现新突破；动力系统的升级和舱室结构得到进一步优化；气调保鲜库、机械化码头装卸系统等使生活保障方面更加有力。“远望”系列航天远洋测量船主要负责火箭、卫星、飞船等各类航天器的海上跟踪测控任务，并与航天任务中心进行实时通信和数据交流，准确测定火箭、卫星、飞船的着落点。在此之前共有3艘“远望”在役，分别是“远望3号”、“远望5号”和“远望6号”。从照片上可以看出，“远望7号”的外形相比我国第三代航天远洋测量船“远望5号”、“远望6号”，采用了更大的船体，同时加高了艏楼甲板，外飘更明显。从船舷舷窗可以看出，对比前型船只，“远望7号”加高了船身，提高了在高海况下的抗风浪能力，为在大洋上进行航天测量作业提供了更加稳定的平台。“远望”系列航天远洋测量船已经发展了三代。第一代“远望1号”、“远望2号”作为“718工程”的配套项目，虽然远洋航行能力比不上的舰船，但是两艘第一代“远望”均承担了大量任务，成为了我国卫星发射、洲际导弹试验回收和载人航天的功勋船。“远望3号”则首次集合了我国当时的先进技术，总结了远洋船只的建造经验，是我国首艘真正意义上的航天远洋测量船，并首次进入西半球进行航天测量任务。“远望4号”则是一个特例，由“向阳红10号”改装而来，完成了神舟飞船等测量任务，但在2007年因撞船事故损毁，后作为靶船使用后被拆解。“远望1号”和“远望2号”退役后，其位置由最新建造的“远望5号”和“远望6号”填补。“远望7号”作为比“远望5号”和“远望6号”更先进、远洋航行能力更强的航天测量船，将承担我国未来一系列的空间站、探月以及深空探测等任务。 美国是发展航天测量船最早的国家，先后有过23艘这种船，在役仅2艘，其发展大致可分四个阶段。1957～1963年间建造的测量船，排水量一般在万吨左右，船上设备比较简单，主要任务是跟踪导弹和卫星。1964～1966年间主要服役的是2艘跟踪要求较高的综合性测量船“范登堡将军”号和“阿诺德将军”号(排水量16600吨)，主要任务是收集弹道导弹终端数据和进行再入段测量。1967年后服役的主要是5艘专门跟踪“阿波罗”宇宙飞船的测量船，其中“红石”号等3艘船是在飞船发射段、入轨段和奔月段时使用，“瓦特镇”号等2艘船是在飞船再入段时使用。1971年以后，美国先后改装和服役了2艘测量船，分别取名“靶场哨兵”号和“观察岛”号，主要用于弹道导弹试验。在美国已有的测量船中，以满载排水量为24710t的“红石”号设备最齐全；以1981年服役的、满载排水量为17015t的“观察岛”号最新。 俄罗斯先后发展了约30艘航天测量船，在役14艘，其发展大体经过改装和新建二个阶段。早期服役的测量船均属改装。远在1956年，当前苏联第1个行星际站上天，建造测量船已提上日程。由于当时设计和建造专门的测量船时间不够，决定将航运局的3艘货船改装成测量船，它们多次完成了测量航天飞行器的任务。在宇航员尤里?加加林首次完成了载人驾驶飞船的飞行后，前苏联政府对宇宙空间研究的速度加快，又用多艘货船改装了测量船，其中17850t的“科马洛夫”级比较先进。1970年以后，前苏联建造了世界上最大的测量船“宇航员尤里.加加林”号(满载排水量53500吨)，表明了前苏联的航天活动已进入一个新的发展时期。80年代以来，前苏联又新建了“涅德林元帅”和“卡普斯塔”两级航天测量船，说明了前苏联从未中断宇航事业的发展。 法国于1968年用油船改装了1艘航天测量船“享利.普安卡勒"号，以后于1992年新建了1艘2万多吨的测量船“蒙日”号，其主要任务是跟踪和测量导弹。蒙日(Monge)号，由大西洋船厂建造，于1990年3月26日动工，1990年10月6日下水，1992年11月4日服役。该船列为试验测量船(BEM)，主要用于导弹跟踪和测量。 该船是法国90年代初新建的大型测量船，船上设施，尤其是测量系统齐全，其中雷达数量较多，仅导弹跟踪雷达就有6部，说明该船具有较强的跟踪能力，反映了当今法国航天测量船的发展水平。此外，该船有14部遥测天线、光电跟踪装置、激光脉冲雷达(LIDAR)等，并设有减摇水舱。