航天科普:北京航天飞行控制中心
北京航天飞行控制中心 （Beijing Aerospace Control Center ）（BACC） 成立于1996年3月，是中国载人航天工程任务的指挥调度、飞行控制、分析计算、数据处理和信息交换中心，也是我国绕月探测工程的飞行控制中心，承担我国第一颗绕月探测卫星“嫦娥”一号的飞行控制和长期管理任务。还承担着我国卫星发射的指挥保障任务，是我国对外测控服务的一个窗口。北京航天飞行控制中心坐落于北京西北郊唐家岭的北京航天城内，是我国载人航天任务的指挥调度、飞行控制、数据处理和信息交换中心。 “天问”一号火星探测器2020年7月23日顺利升空后，北京航天飞行控制中心接过接力棒，将在接下来的数月内全力护送“天问”抵达火星。 2018年初，北京航天飞行控制中心组建火星探测任务飞控团队。 2019年10月和2020年2月至3月，中心分别组织完成了内场遥操作联试和无线联试，对中心方案设计、系统间接口和新一代飞控系统进行了验证。 2020年6月，中心组织完成了深空接口联试和测控通信系统联调，对任务中各类信息收发的正确性进行了检查确认。近期，他们集中开展了关键飞控过程协同演练，对任务各系统及系统间工作协同性进行了验证。 位于北京北郊的北京航天飞行控制中心，再次成为全世界关注的焦点。多年来，神舟系列飞船的成功发射，曾使这里吸引了世界的目光。今天，嫦娥一号卫星腾空而起，从升空到环月飞行，在这里将全过程实施统一调度、指挥和控制。 北京航天飞行控制中心 北京航天飞行控制中心成立于一九九六年三月，组建十多年来，这里圆满完成了六次“神舟”号飞船飞行控制任务和卫星指挥保障任务，建成了中国第一个、世界第三个具有透明控制能力、可视化测控与指挥能力、高精度实时定轨能力、多类型数据融合处理能力、自动化飞行控制能力的现代化飞行控制中心。 北京航天飞行控制中心主任朱民才向记者介绍，该中心自组建以来，坚持走自主创新之路，突破了航天飞行器、透明控制、高精度轨道确定、飞控自动化等一系列关键技术，成功研制了以载人航天飞行控制软件为核心的一系列大型软硬件系统。 朱民才说，该中心是这次绕月探测工程的飞行控制中心，主要负责飞行期间的组织指挥、数据处理、控制计算、分析决策和信息交换，同时也是在轨长期管理和控制操作的中心。所有的测量数据都汇聚到这里，所有的指令都从这里发出，应急决策也在这里做出最终决定。 “从卫星起飞后的四百秒，到卫星的寿命结束，所有对卫星的控制工作都是在这里完成的。”朱民才说。 朱民才说，这次飞行分为四个阶段：第一阶段是发射阶段，由运载火箭把卫星送入地球轨道，二十五日下午六点左右进行第一次变轨控制；第二阶段是调相阶段，经过三次变轨使卫星获得奔向月球的能量；第三阶段是地月转移阶段，卫星将瞄准月球的方向飞去，这个过程大约需要一百一十四个小时；第四阶段是近月制动阶段，当卫星接近月球时，对卫星进行减速，这一控制过程分三次完成。 “第一次近月制动安排在十一月五日中午十一时二十五分。”朱民才说，通过这次控制，卫星将达到近月点二百公里、远月点八千六百九十七公里、周期为十二小时的绕月椭圆轨道。如果这次控制成功，嫦娥一号卫星百分之九十的任务就成功了。 朱民才说，这次飞行控制过程非常复杂。卫星在飞行期间一共要经历十几种不同的飞行模式，飞控中心对卫星的控制指令多达两千多条，数据注入有五十七种不同的功能。此外，这次飞行控制新技术多，关键技术多，包括地月转移的控制技术、月球轨道的精密定位技术、多体制联合测量技术等。 尽管难点颇多，但北京航天飞行控制中心对完成这次这次任务充满信心。“我们编写了实施方案二十八份，技术方案累计达四千八百多页。我们做好了充分的准备。”朱民才说。 从“神舟”一号到“神舟”六号,中国北京航天指挥控制中心以百分之百的测控成功率，给世界一个精彩的亮相。中国已经成功掌握载人航天飞行控制技术,并成为继俄罗斯、美国之后的世界第三大载人航天飞控中心。2005年,中央军委主席胡锦涛签署通令,为他们记集体一等功。 测控通信系统是载人航天工程七大系统之一,北京航天指挥控制中心是这个系统的“神经中枢”。“神舟”飞船上天后能否进入轨道、正常运转、安全返回,航天员能否准确无误地完成各项飞行操作等等,完全依赖于指挥控制中心统一指挥和调度地面庞大复杂的测控系统,实施精确的测量和控制。为确保载人航天成功,北京航天指挥控制中心科技人员研制出具有7000多个模块和100余万行源程序的飞行控制软件系统,制定出《测控通信系统初步实施方案》、《飞船试验组织关系》等上百套不同岗位的操作方案以及上百套应急处置方案。在“神舟”五号载人航天飞行时,该中心先后进行轨道确定28次,按计划启动软件进程1400余个,发送遥控指令链87条,遥控指令437条,程控指令445条;指令发送、数据注入全部准确无误,在中国载人航天史册上创下零失败纪录。 载人航天器的精确返回控制技术,是载人航天飞行安全成功的核心技术之一。指挥控制中心科技人员独创返回控制参数计算与返回落点预报方法,开发出飞船返回的心控制软件,在目标落点等计算结果的精度、准确性和可靠性上,超过任务总体技术要求,填补了国内空白,使我国成为继俄、美之后第三个掌握此项技术的国家。 飞船轨道精度是世界性难题。指挥控制中心科技人员运用高精度时间与坐标系统、大气密度计算模式等先进技术,使飞船定轨精度优于百米量级,取得我国近地航天器定轨30年来的重大突破,为我国历次载人航天飞行任务的成功作出重要贡献。 随着我国载人航天事业的发展,指挥控制中心相继攻克测控过程可视化技术、飞行控制自动化技术、智能化故障诊断技术、应急救生控制技术等重大科技课题,8项技术达到国际先进水平,建设成为世界第三个具有透明控制能力、可视化测控与指挥能力、高精度实时定轨能力、高速数据处理能力、自动化计划生成能力的现代化飞行控制中心。 俄罗斯联邦宇航局局长到北京航天指挥控制中心参观时,连连赞叹：“中国人了不起,你们在短时间内创造了奇迹！” 2021年8月20日，北京航天飞行控制中心圆满完成神舟十二号航天员乘组第二次出舱活动。经过约6小时的出舱活动，神舟十二号航天员乘组第二次出舱活动于20日14时33分圆满完成。这是自6月17日神舟十二号飞船发射以来的第二次出舱活动，为此，天地之间各参试单位和人员做了大量的准备工作。[5] 北京航天飞行控制中心神舟十二号任务总工程师谢剑锋介绍，两个多月来，他们对神舟十二号飞船及核心舱组合体实施了24小时不间断的跟踪测控，先后完成了飞船与核心舱组合体的交会对接，守护航天员顺利进驻核心舱，开展日常的工作与生活。[5] 人才阵容 该中心274个重点岗位中，30岁以下的年轻人占了85 %以上，他们大都是1995年以后毕业的博士、硕士和本科生。有100多名青年科技干部已经成长为各个专业的技术带头人，关键技术课题负责人平均年龄不足30岁，形成了朝气蓬勃的优秀青年科技人才方阵。 北京航天飞行控制中心担负着我国载人航天飞行控制任务，是载人航天飞行任务的指挥调度、飞行控制、数据处理和信息交换的中心。为了激励更多的青年科技人才献身祖国航天测控事业，中心党委坚持用载人航天工程这一伟大事业凝聚人，积极为青年科技人才脱颖而出铺路搭桥。在工程实践中，他们大胆起用年轻人，每年选派部分青年科技骨干到国内外一些科研院所学习交流，或送往清华大学、北京航空航天大学深造。同时，中心还制定了一系列激励机制，破格选拔优秀青年科技干部担任领导职务，设立“科技干部突出贡献奖”、“特别贡献奖”、“金星奖”，激励一大批技术全面、作风过硬的高素质青年航天测控人才脱颖而出。 这个中心已拥有博士、硕士119名，高级工程师95名，先后在国家核心期刊和学术会议上发表学术论文340多篇，153项科研成果获得省部级以上奖励，15人享受政府特殊津贴，5人获航天基金奖。1996年组建以来，这个中心圆满完成了6次神舟飞船飞行控制任务，建成了我国第一个、世界第三个现代化飞行控制中心。在神舟六号载人航天飞行测控任务中，他们自主研发的精确返回控制技术，使返回舱实际运行轨迹比神舟五号精确了2.8公里。他们自主研发的高精度实时定轨技术，是我国近地航天器定轨技术30年来的重大突破。 2005年10月16日时许，时任中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛来到北京航天飞行控制中心，与正在太空飞行的神舟六号航天员费俊龙、聂海胜进行实时通话。中央人民广播电台、中央电视台、中国国际广播电台、新华网、人民网进行现场直播。
北京航天飞行控制中心航天器飞行控制及长期管理大厅
北京航天飞行控制中心外景
