太空實(shí)驗(yàn)的“大管家”——解碼天宮二號(hào)空間應(yīng)用系統(tǒng)總體部
新華社北京９月１５日電 題：太空實(shí)驗(yàn)的“大管家”——解碼天宮二號(hào)空間應(yīng)用系統(tǒng)總體部
新華社記者吳晶晶 白國(guó)龍 李國(guó)利
天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室將開(kāi)展十余項(xiàng)空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)（試）驗(yàn)，共有５１件應(yīng)用載荷。這些實(shí)驗(yàn)是如何遴選出來(lái)的？每一個(gè)科學(xué)思想如何通過(guò)工程來(lái)實(shí)現(xiàn)？這么多載荷由誰(shuí)來(lái)統(tǒng)籌管理？這就不能不提到所有空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的“大管家”——天宮二號(hào)空間應(yīng)用系統(tǒng)總體部。
建立從科學(xué)火花到工程實(shí)現(xiàn)的橋梁
作為載人航天工程八大系統(tǒng)之一，空間應(yīng)用系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)空間科學(xué)與應(yīng)用任務(wù)的組織管理、工程實(shí)施、系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成測(cè)試、有效載荷在軌運(yùn)行管理等，由中國(guó)科學(xué)院牽頭，中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心作為總體單位。
當(dāng)前，我國(guó)載人航天工程進(jìn)入應(yīng)用發(fā)展新階段，主要任務(wù)從探索、突破、掌握載人航天技術(shù)向空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用試驗(yàn)轉(zhuǎn)變。天宮二號(hào)是目前載人航天歷次任務(wù)中開(kāi)展應(yīng)用項(xiàng)目最多的一次，空間應(yīng)用系統(tǒng)也承擔(dān)著更加重要的責(zé)任。
“作為總體部，我們要把科學(xué)家的科學(xué)思想、需求，通過(guò)分析，轉(zhuǎn)化為對(duì)載荷設(shè)備的技術(shù)要求，變成工程可實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)言，可以說(shuō)建立了從科學(xué)思想到工程實(shí)現(xiàn)的橋梁?！碧鞂m二號(hào)空間應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師趙光恒說(shuō)。
由于空間實(shí)驗(yàn)室資源有限，不可能同時(shí)開(kāi)展所有項(xiàng)目，應(yīng)用系統(tǒng)就需要組織各領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行甄選?！盀榱舜_保天宮二號(hào)上的項(xiàng)目是先進(jìn)的，我們進(jìn)行了大量遴選，所選項(xiàng)目要么在科學(xué)領(lǐng)域有突破，要么在應(yīng)用領(lǐng)域有效益?！碧鞂m二號(hào)空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師呂從民說(shuō)。
之后，總體部要對(duì)立項(xiàng)通過(guò)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整體規(guī)劃，對(duì)機(jī)、熱、電、信息、氣、液等多方面的平臺(tái)資源進(jìn)行管理分配，再由分系統(tǒng)和承研單位對(duì)載荷進(jìn)行研制。
為此，總體部建設(shè)了空間應(yīng)用系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證系統(tǒng)，結(jié)合最新的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以虛擬展現(xiàn)在軌環(huán)境狀況和載荷工作場(chǎng)景，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的整體任務(wù)效能最優(yōu)。天宮二號(hào)在軌運(yùn)行階段，科學(xué)家還可以通過(guò)虛擬驗(yàn)證系統(tǒng)沉浸在虛擬的載荷系統(tǒng)環(huán)境中，以提高任務(wù)效率和可靠性。
太空實(shí)驗(yàn)的“大腦中樞”
天宮二號(hào)應(yīng)用載荷的研制工作由數(shù)十家單位承擔(dān)，總體部將應(yīng)用系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行了科學(xué)合理的分解，設(shè)置了１７個(gè)分系統(tǒng)，分系統(tǒng)下又設(shè)子系統(tǒng)，并建立了系統(tǒng)性的管理和技術(shù)文件規(guī)范體系，從元器件的選用到研制的流程，確保所有過(guò)程都受控。
為了確保送入太空的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都能良好運(yùn)轉(zhuǎn)，按照科學(xué)家的設(shè)想取得豐富成果，所有載荷還要通過(guò)層層測(cè)試和試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證工程師們研制出來(lái)的是不是科學(xué)家們想要的。
“我們采用柔性測(cè)試的方法，使系統(tǒng)測(cè)試和軟件第三方測(cè)評(píng)具備強(qiáng)大的測(cè)試驗(yàn)證能力，無(wú)論是諸如天地量子通信控制軟件這樣實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法的軟件，還是幾十臺(tái)高精尖實(shí)驗(yàn)設(shè)備的復(fù)雜系統(tǒng)，都可以對(duì)它們進(jìn)行充分測(cè)試?！毕到y(tǒng)測(cè)試室副主任王金波說(shuō)。
在天宮二號(hào)在軌運(yùn)行階段，空間應(yīng)用系統(tǒng)有效載荷運(yùn)控中心是整個(gè)空間應(yīng)用實(shí)（試）驗(yàn)的“大腦中樞”，負(fù)責(zé)統(tǒng)一指揮與調(diào)度所有有效載荷。
“從地到天的指令發(fā)送和從天到地的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸都將在這里實(shí)現(xiàn)?！边\(yùn)控中心主任郭麗麗說(shuō)，“不管太空實(shí)驗(yàn)多么復(fù)雜，運(yùn)控中心就像在太空運(yùn)營(yíng)一盤(pán)巨大的電子游戲，通過(guò)應(yīng)用需求分析、時(shí)間窗口計(jì)算、資源調(diào)配等，確保各種不同類型的有效載荷有序、高效在軌開(kāi)展工作。
引領(lǐng)中國(guó)空間科學(xué)與應(yīng)用發(fā)展
我國(guó)載人航天工程實(shí)施以來(lái)，空間應(yīng)用系統(tǒng)已組織研制了５００多臺(tái)套有效載荷，在神舟系列飛船以及天宮一號(hào)上成功開(kāi)展了５０余項(xiàng)空間科學(xué)與應(yīng)用研究實(shí)（試）驗(yàn)，取得了一批具有重要價(jià)值的科學(xué)與應(yīng)用成果，推動(dòng)我國(guó)空間科學(xué)與應(yīng)用發(fā)展從跟蹤積累到醞釀突破，水平顯著提升，一些領(lǐng)域加快走向世界前列。
——對(duì)地觀測(cè)及地球環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，神舟三號(hào)中分辨率成像光譜儀、神舟四號(hào)多模態(tài)微波遙感器、天宮一號(hào)高光譜成像儀等推動(dòng)了我國(guó)相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的跨越發(fā)展。
——空間科學(xué)研究及空間探測(cè)方面，開(kāi)展了空間細(xì)胞培養(yǎng)、蛋白質(zhì)結(jié)晶、半導(dǎo)體光電子、復(fù)合膠體晶體生長(zhǎng)等實(shí)驗(yàn)，以及宇宙伽瑪射線暴和太陽(yáng)高能輻射空間天文探測(cè)試驗(yàn)等，取得一批重要研究成果。
——空間應(yīng)用新技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)從空間飛行器上在軌釋放微小衛(wèi)星，成功開(kāi)展了對(duì)無(wú)源非合作目標(biāo)的伴隨飛行技術(shù)試驗(yàn)。
——空間環(huán)境預(yù)報(bào)方面，發(fā)布太陽(yáng)活動(dòng)、空間輻射、地磁指數(shù)、大氣參數(shù)等預(yù)報(bào)和空間環(huán)境效應(yīng)預(yù)報(bào)，為載人航天器提供了空間環(huán)境安全保障。
此刻，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)遨游太空，它將為我國(guó)空間科學(xué)與應(yīng)用發(fā)展帶來(lái)哪些新的驚喜，讓我們拭目以待！
