大揭秘 | 有了它,秒懂发射直播里的各种口令

点击“国家空间科学中心”可以订阅哦!

导言

在我们观看发射直播时,经常会听到一些口令和报告术语,比如:

遥测信号正常

光学雷达跟踪正常

器件分离等等……

可是这些到底是什么意思呢?

今天,空少就为你解读卫星发射中一些常用口令和报告术语的含义~

首区、航区、落区、窗口

  • “首区”是指发射的地方;

  • “航区”是指测量船在海面行驶的区域;

  • “落区”是指飞船着陆的地方。

  • 窗口不仅指首区的最佳发射时间,还包括航区的测控时间,落区的回收时间,特别是飞船着陆的时间,最好也要在白天,便于搜寻返回舱和航天员。

  • 除此之外,还要考虑空间环境,如避开太阳黑子的活动周期,避开空中废弃的卫星和火箭碎片等等。

由不同站点组成的测控网

  • 测控网的任务是直接对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信等,它将接收到的测量、遥测信息传送给航天控制中心,根据航天控制中心的指令与航天器通信,并配合控制中心完成对航天器的控制。

  • 测控网按照测控站功能和所在位置分为:控制中心,地面测控、海上测控和空中测控。

程序转弯

由于火箭发射时候是垂直于地面的,为了把目标飞行送入平行于地面的环绕地球轨道,火箭在飞行过程中必须对自己的飞行方向和角度进行调整,最终火箭的姿态也要接近平行于地面,这样才能将目标飞行器准确的送入环绕地球轨道。火箭由最初的垂直于地面到最终平行于地面的飞行控制过程就叫做程序转弯。

在发射直播当中,在火箭发射几十秒内就会听见飞控大厅传来‘程序转弯’的口令,这其实是一个确认口令,确认火箭的导航系统已经正常启动,开始按照预定程序执行转弯动作,试想如此硕大的火箭在发射后失去控制是多么可怕的事情,所以‘程序转弯’这个确认口令也意味着火箭安全、可控,在向着正确的路径飞行。

火箭的程序转弯在技术上是由箭载陀螺仪和箭载计算机等设备综合分析后,由火箭尾部的游机发动机改变推力方向来实现的,由于每次发射任务对轨道高度和轨道倾角的要求不同,程序转弯的过程也会不同。

飞船双向捕获

在测控台站不断向飞船发射信号时,如果飞船处在测控区域内时,飞船就能被探测到。当卫星开始接受测控站的指令和信号时,我们就说测控站与卫星建立起了上行信息传输链路。

与此同时,如果卫星也能够向地面的测控台站传输信号并且被台站接收到,此时,下行信息传输链路就也建立起来了。通俗的说,就是卫星与地面可以进行通讯了,我们把这种信息传输状态称为飞船双向捕获。

遥测信号正常

为了保证火箭发射流程,需要实时监测火箭发射过程中各个关键部件的工作状态。

遥测技术是对被测量对象的参数进行远距离测量的一种技术,通过遥测系统进行。火箭发射的遥测系统由三部分组成:

(1)火箭中的传感器和变换器。传感器将被测参数转换成电信号,通过变换器变换成适合于多路传输设备输入端的要求。

(2)无线电传输设备,将火箭的相关电信号不失真的传输到地面接收系统。

(3)地面接收系统对信号进行实时显示、处理及记录。

火箭或者卫星在轨遥测的传输距离一般很远,航天遥测通常是几百公里到几千公里,甚至几亿公里。地面遥测站点一般都采用高增益的大型自动跟踪天线。多级运载火箭的遥测参数可多达数百路到数千路,而且有些参数的变化频率高达数千赫,所以遥测的信息量很大,常需要多套遥测设备并行工作。

对火箭在入大气层时,在飞行器周围形成等离子鞘,它强烈吸收和反射电磁波,使无线电遥测信号中断。火箭会把这段时间的遥测数据暂存起来,待飞出这个黑障区后再快速重发到地面。无论是实时的遥测信号还是记忆重发回来的遥测信号的正常与否都关系到火箭的发射成功。

遥测信号正常状态反馈不仅为了实时获取和记录数据,更要为火箭的遥控提供依据,地面指挥系统根据遥测信号正常,对火箭进行下一阶段的控制。

USB雷达跟踪正常

提到USB,大家第一时间想到的大都是计算机上可以插入优盘等外接设备的接口,以至于某些同学在观看B站发射视频时听到了USB这个简称出现,就发出了如下的弹幕:

大揭秘 | 有了它,秒懂发射直播里的各种口令-图1

USB正解:实际上,这里的USB并不是电脑上那个USB接口,而是统一S波段(Unified S Band)的简称。

统一S波段航天测控网是使用S波段的无线电信号(频率2GHz~4GHz),将航天器的跟踪测轨、遥测、遥控和天地通信等功能合成一体的无线电测控系统。在这种测控系统中,跟踪测轨,遥测、遥控信号等不同功能的信号通过一个副载波调制在一个载波上,就好象不同的信号坐上了一辆大巴车,共同穿梭于卫星/飞船与地面测控系统间。

这种测控系统,最早是在阿波罗登月时研发的。在那之前,美国在为水星飞船和双子座飞船机型测控时,不同工作的设备使用了多个频段,使得飞船上设备复杂、负荷过重。USB测控系统将这些信号“打包”在一起,简化了星载设备,减轻了负 荷重量,避免了由多个分离设备所带来的电磁兼容问题,并简化了地面设备 的操作、维护、使用。

其实,发弹幕的朋友里也不是没有明白人,比如下面这条:

大揭秘 | 有了它,秒懂发射直播里的各种口令-图2

光学雷达跟踪正常

光学跟踪用到的设备是光电经纬仪。光电经纬仪对目标的跟踪依赖于经纬仪机架。经纬仪机架为三轴(垂直、水平、照准)地平装置。照准轴是雷达镜头对准的方向,镜头可以绕着垂直轴左右转圈,可以绕着水平轴前后翻转,这就实现了各个方向的转动。

光电经纬仪跟踪通常有自动、随动、半自动跟踪三种基本工作方式。自动跟踪是根据镜头里看到的位置计算镜头该怎么调整;随动跟踪是根据设定的轨道计算目标位置,或者雷达探测数据计算的,带动其跟着转;人工半自动就得有人主动调整了。这样就实现了对目标的跟踪。

实际上光电经纬仪对目标的跟踪通常采用自动或随动跟踪状态结合半自动修正方式。雷达跟踪的原理,可以说是管中窥豹,管越细,瞄得越准,获得的目标数据越精确。雷达信号雷达主反射面聚焦,对目标有用的只有信号叠加的0.4度。

也就是说,目标必须在这个0.4度的空间里,才有可能被稳定跟踪。要想准确追踪,还需要一台低精度雷达辅助。低精度雷达波束有6度宽,扫开以后,能够形成一个最宽12度的波瓣。低精度雷达捕获目标后,通过雷达码盘传输给高精度雷达,高精度雷达根据自己的位置信息,自动带动天线转动到该位置,然后在1度的误差范围内搜索就可以发现目标了。

 助推器分离、一二级分离

火箭飞行中的分离一般有:多级火箭的级间分离;助推级与火箭分离;有效载荷整流罩与火箭分离;一二级分离、有效载荷(卫星、弹头)与火箭(导弹)分离;冷发射时尾罩与导弹分离等。

火箭的分离系统的作用是将火箭(或导弹)飞行过程中已经完成的预定工作,而且在继续飞行中无用的部分分离并抛掉,从而改善火箭质量特性,提高运载能力。

分离用的引爆装置的功用是在接受到分离指令后,通过程序配电器接通电爆管(或点火器),引爆连接解锁装置或分离冲量装置,使之解锁或分离。引爆装置按其引爆方式可分为电发火引爆和非电激传爆两种。

大揭秘 | 有了它,秒懂发射直播里的各种口令-图3

大揭秘 | 有了它,秒懂发射直播里的各种口令-图4

抛整流罩

整流罩是位于运载火箭顶部保护飞船在大气层里飞行时,整流、隔热的。火箭一旦冲出大气层,没有了空气也就没有空气摩擦,就不须要整流、隔热了。此时为了减轻重量所以要抛掉整流罩。

太阳帆板展开正常

把卫星、飞船等航天器送到宇宙空间中,需要克服地球重力,消耗大量的燃料,因此航天器越轻越好。在发射重量有限的约束下,为了满足仪器负载的长期工作,选择能够在宇宙空间中充电使用的太阳能电池非常有效。如今,在轨的航天器用太阳能占绝大多数(为了能够在发射阶段和地影期间工作,会配备锂电池,称为二次能源)。因此,太阳能电池是保证卫星正常运行的关键部件。

为了保证供能,太阳能帆板都比较大。在卫星发射入轨阶段,为了能够把卫星放在整流罩里,需要把太阳能帆板折叠在航天器飞行方向的两侧。星箭分离后,卫星将依靠已经充好电的电池维持正常工作,在这段时间有效载荷一般不开机。之后,为了使卫星真正开始工作,需要尽快展开太阳能电池帆板,让卫星具备自主的能源供给能力,接着逐步启动有效载荷。

太阳能帆板一般由2至4块组成,发射前折叠后用弹簧压缩,再用火工机构将其锁紧。展开时,对火工机构下达指令,爆炸螺栓引爆,炸开锁紧机构,在弹簧力作用下自动将帆板展开。爆炸螺栓一般有多重保险,防止提前起爆。同时配有多道引信保证起爆,但万一螺栓还是没有断开,就没有任何补救措施了。

船箭分离、器箭分离

为了将卫星、飞船等航天器送到宇宙空间中,需要克服地球重力,消耗大量的燃料,然而,燃料带得越多,火箭的燃料和箭体重量就越大,还要额外燃料把火箭和燃料送到高空去,因此如何减重在航天飞行中非常重要。

火箭推力来自火箭发动机燃烧推进剂,而且火箭总重的90%以上均为加注的推进剂。并且火箭自身的重量非常庞大。在火箭燃烧一定程度的燃料将航天器送到高空后,如果能将这一部分分离,剩余部分继续飞行,就可以减轻重量。多级火箭就是这样工作的。

对于神舟十一号这样的载人飞船,到达预定轨道、推进火箭完成使命之后,进行飞船和火箭的分离,与燃烧殆尽的火箭分手(事实上,推进剂在飞行过程中甚至并不能燃烧殆尽,每发火箭都会有一些推进剂剩留在贮箱中,以“不可用推进剂”的形式成为火箭的“死重”),舍去了不需要的部分,使以后的操作更加便利。

器箭分离是指火箭在把目标飞行器送达预定轨道后与之分离的动作,发射过程中船箭分离的确认口令意味着火箭完成了自己的使命,完全与目标飞行器分离(此时发射大厅往往会响起掌声,是大家祝贺火箭系统圆满完成了任务)。分离后的火箭会落寞的跌入大气层烧毁,而目标飞行器则会依靠自身动力对姿态进行调整,然后背负着所有航天人的期待勇敢的前行去完成自己的使命。

在下面视频中我们将看到嫦娥三号器箭分离唯美的过程。

准确入轨

飞船和卫星上了天,可不能想怎么飞就怎么飞。它们必须按照事先设计好的轨道飞行,即准确入轨。如果飞船在发射到太空中后,偏离了预先设计的轨道乱飞,地面的测控站可能没法和它正常的通信,它也可能无法接受到足够多的太阳照射来产生自身需要的电能。

而神舟十一号发射到太空中后,要“追赶”上已经在那里的天宫一号,对飞行的轨道又增加了新的限制。飞船的轨道有倾角、高度、偏心率、升交点等参数,只有火箭将飞船送入太空后,飞船实际运行的轨道参数与之前设计的一样,发射才能称得上成功。在我国的航天发射记录中,出现过多次火箭故障导致卫星未能正常入轨而失败的情况。

如1984年1月,长征三号火箭第一次飞行时,第三级二次点火失败。虽然经过西安卫星测控中心全力“抢救”,发射升空的东方红二号通信试验卫星没能进入赤道上空的同步轨道,航天部门不得不在两个月后再次发射了一颗相同的卫星。

大揭秘 | 有了它,秒懂发射直播里的各种口令-图5感谢:王铮、张进兴、李会超、焦菁、钱航、武晗、曾宸、高俊 中科院国家空间科学中心国家空间科学中心微信公众订阅号(ID:nssc1958)大揭秘 | 有了它,秒懂发射直播里的各种口令-图6

来源于互联网,信息真实性请自行核查,如果侵犯您的权益,请发送邮件至3484479098@qq.com反馈,本站将在三个工作日之内删除。
(0)
爱知识的头像爱知识
上一篇 2024年 1月 10日 上午9:22
下一篇 2024年 1月 10日 上午9:26

相关推荐

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注