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溫嶺籍航天人陳中:為2億公裡外的“天問一号”導航

作者:浙江日報
溫嶺籍航天人陳中:為2億公裡外的“天問一号”導航

陳忠在上海天文台VLBI深空探測指揮控制中心。

"将機械無聊的資料解釋為在遙遠太空中行走的'天空一号'是理科學生的終極浪漫。作為中國首個火星探測項目VLBI軌道系統的整體組長,來自浙江省溫嶺市的工程師陳忠與"天Q-1"一起工作。從"元計劃"開始,陳忠一步步跟随中國太空深空探索的程序。

對于"天空問題一号"的軌道觀測來說,對他來說是前所未有的挑戰,也是一次夢想之旅。

對于2億公裡外的"天空問題"導航

2月28日中午,陳忠義照常抵達中國科學院上海天文台VLBI深空探測指揮中心。所謂VLBI(即超長基線幹擾)技術就是将多台射電望遠鏡聯網,通過幹擾方法同時工作,使它們的測量精度或測量分辨率,相當于一台巨型望遠鏡。該中心監控的大螢幕,就像心電圖波形脈沖信号一樣,是"天空問題一号"從2億公裡外回溯的資料。

2月24日.m 6時29分,中國首次火星探測任務,田問消息,探測器成功實施第三次近火刹車,進入火星停泊軌道。

在此背後,離不開上海天文台VLBI深空探測指揮中心的一群科學家日夜忙碌。VLBI軌道定位系統有什麼作用?"如果你認為'Sky One'是無人駕駛的,那麼VLBI就是它的精确導航。陳鐘做了一個類比,"天空問題一号"的飛行路徑是預設的,但在行進過程中,會受到太陽等行星的引力拉力,經過一段時間後的軌道會略有偏斜。VLBI可以在不到一分鐘的時間内實時觀察和計算其确切的軌道位置,并将結果傳輸到數千英裡外的北京,并在雅司病發生後立即發出調整指令。

在浩瀚的宇宙中,VLBI猶如燈塔,引導着"天題一号"前行,陳忠對浩瀚空間的向往,猶如灼熱的日出,照亮了前進的道路。

1979年,陳忠出生在沿海城市溫嶺,十幾歲的時候,床上擺滿了《飛碟發現》雜志,像《異形E.T.》。《星球大戰》等科幻電影,他的眼睛經常掠過群山、海船,望向神秘的太空。哈勃太空望遠鏡拍攝的創世宇宙星雲圖像是壯麗而夢幻的,他永遠不會忘記它。1997年,陳忠畢業于溫嶺中學,進入四川大學自動控制系,2001年大學畢業,到離星更近的中國科學院上海天文台工作。

春節前夕剛過,陳忠沒有回家,就待在收費中心加班。自Sky Question One發射以來的六個月内,VLBI測量和控制系統已經進行了四次軌道校正,一次深空機動,然後是幾次近火制動。整個二月是天空一号進行火星捕獲的關鍵時期。

"現階段,探測器距離地球約2億公裡,與火星位置相對應的測量誤差小角度,可能是數十公裡甚至數百公裡。在國外火星探測史上,曾有過探測器撞擊火星地面或經過火星的情況。我們既感到壓力,又自豪地肩負着重大責任執行這項重要任務。陳忠.

精度達到國際最先進水準

"在'天一号'期間,VLBI系統花了10分鐘才完成軌道定位;到"江-3",時間縮短到1分鐘,精度提高10倍;而現在的'田Q1'也是1分鐘完成軌道定位,但難度卻不和同一天一樣。陳忠抛出了一串資料。

月球探測是太空深空探測的起點和門檻。在2004年項目開始時,它遇到了一輛路虎,其中之一就是無法快速準确地測量探測器的軌道。中國科學院上海天文台提出了射電天文VLBI技術的應用,陳忠開始從天文觀測轉向空間觀測,并全力以赴滿足空間工程VLBI系統的适應性轉變。

2005年秋天,雲南省昆明市郊,星河一片明媚,陳忠一行人擠在一輛改裝卡車的移動天文台裡,整夜觀察、調試和處理資料,耳邊傳着蚊子的嗡嗡聲。"當時,我們的研發成果不大。上海、雲南、新疆的三台望遠鏡可以形成最基本的VLBI觀測系統,在廬山已經過多次測試,我們很高興能将裝置送往雲南天文台進行調試,一般停留三四天。陳忠回憶道。

從頭開始,這不是一次性的。除了技術,最重要的是建立一個适應太空任務的指揮系統控制中心,實作标準化的排程、指揮、任務執行。2006年,在徐家彙天文大樓,成立了一個由幾個辦公室開設的簡單指揮中心,以陳忠為負責人,這是VLBI深空探索指揮中心的原型。後來,正是它護送了"項目"的登月之旅。

十年來,"元計劃"取得了豐碩成果,陳忠也在崗位上不斷晉升,2015年,他完成了中國科學院大學天文技術與方法專業的舒波連。

"隻有你測量它,你才能控制它。天空問題一是一個新的測試。陳忠.有什麼困難?火星在距離地球最遠的距離超過4億公裡,大約是地球和月球距離的1000倍,"江"系列探測器信号傳回地球隻需1秒,"天Q1"無線電信号到地球需要十分鐘,信号長距離傳輸将大大衰減, 而這是中國首次火星探測,尚無先例,難度呈指數級上升。

從2017年開始,VLBI射電望遠鏡天文台和深空探測指控中心已經開發更新了40多個具有自主知識産權的國産軟硬體系統,以顯著提高測量精度,以完成Sky Question One的軌道工作。

這個VLBI系統的準确性如何?目前,其延遲測量精度達到0.1納秒!觀測月球38萬公裡外,誤差優于100米,觀測2億公裡外的火星,誤差優于4公裡,達到國際最先進水準。

溫嶺籍航天人陳中:為2億公裡外的“天問一号”導航

天問頭号刹車捕捉效果圖。圖檔來源:中國航天科技集團

通往宇宙的旅程仍在路上

開啟陳鐘的朋友圈,2月10日,一場"天橋-1繞火星成功!加班陪伴它度過春節!"資訊充滿了喜歡。

面對表揚,陳忠很冷靜,坦言這是一次非常考驗團隊的工作:"我隻是螺絲釘中的一員。我們的VLBI中心現在與來自廣泛背景的成員以及參與觀察值班和資料處理的碩士生和博士生合作,取得的任何成果都離不開團隊之間的默契合作。"

工作之餘,陳忠喜歡運動,作為學生他曾多次代表學校參加籃球比賽,還作為主力籃球隊,随隊奪得機關籃球總冠軍。

"爸爸,火星上有火山嗎?它會爆發嗎?陳鐘7歲的女兒小櫻桃剛開始上國小一年級,房間的地闆上鋪滿了哈勃望遠鏡記錄的壯麗照片。她最近的睡前故事大多是關于火星的。小櫻桃很驕傲有這樣的父親,她擡頭看着星星留下的好奇心,或許會種下另一顆種子去尋找答案。

受疫情影響,加上工作繁忙,陳忠已經近兩年沒有回到溫嶺了,"長輩們的眼神不是很好,年輕一代把《天問一》的最新消息讀給他們聽,也讓老人開心。"

如果Sky Question One成功着陸并運作,它将成為人類曆史上第一個完成"圓形,墜落和巡航"探測器的火星探測器。"還有一些坎坷要來,期待從五月到六月的火災。"陳忠說。

在月球探測之後,"天空問題一号"任務為中國的行星探索打開了大門。年輕的宇航員陳忠的探索之旅,也在路上,走向星海。

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