“神八”吻“天宫” 军测建奇功
——记解放军信息工程大学测绘学院精密工程测量与工业测量团队
本网记者 王红闯
嫦娥抱兔辞旧岁,神龙飞天迎新春。
“神八”吻“天宫”的“太空一吻”万众瞩目,就像神龙飞天迎来了航天事业新的春天。
在这辞旧迎新的日子里,全国人民都不会忘记那精彩的历史瞬间,解放军信息工程大学测绘学院精密工程测量团队更不会忘记那激动人心的时刻。
当 “神舟八号”飞船经过漫漫行程成功与“天宫一号”目标飞行器交会对接成功时;
当看到胡锦涛等国家领导人在人民大会堂里激昂的乐曲声中为圆满完成天宫一号与神八交会对接任务的获奖者代表颁奖时;
当接到航天部门某厂和某科研所分别发来的感谢信对这次对接任务出色完成科研工作表示赞扬时;
解放军信息工程大学测绘学院精密工程测量团队的每一个成员们都为之激动,为之自豪,往日昼夜奋战的情景又跃到眼前,往日的辛酸苦辣又涌上心头。虽然他们没有参加庆功会,虽然他们没有获得奖牌和奖章,但他们同样为“神八”吻“天宫”做出了贡献,这其中也同样倾注了这些军测科研人员的心血与汗水。
近日,记者在解放军信息工程大学测绘学院精密工程测量团队采访中的每一天,都被他们每一个感人的故事感动着、触动着,在这群平凡而略显另类的军队测绘人身上,看到了太多我们每个人应该坚守但却丢失的东西:当我们习惯了在对物质的追求、炫耀中体现自己的价值;当我们习惯了将金钱当作生活中所有选择和行动的标尺;当我们习惯了将利己视为理所当然,又心安理得地指责社会的冷漠;当我们习惯了以权谋私的同时,却理直气壮地指责职业道德的滑坡;习惯了浮躁,习惯了指责……。但如果我们都像这些军队测绘人那样质朴,那样敬业,那样严谨,那样不畏艰辛,那样不计回报,或许,许许多多的答案,都体现在他们身上——这群平凡而略显另类的军队测绘人!因为他们,默默无闻的测绘人,不仅是祖国大地的守护者,更是民族精神的守护者!他们没有感天动地、气壮山河的壮丽凯歌,却有着测绘人默默无闻、无私奉献的忠诚。他们用青春和生命唱响了一曲曲平凡的测绘之歌;用智慧和汗水为祖国国防事业建设填补了一个又一个测绘空白;用一丝不苟、精益求精的作风和锲而不舍、以苦为乐的不懈努力凝炼成国防测绘事业之魂。
临危受命迎难上
“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现完美对接,标志着我国成功突破空间交会对接技术。在前期,由于高度敏感性和重大的责任,航天部门单位在处事上很谨慎,全力控制风险。在对接机构的研制过程中,交会对接任务推进舱上各种敏感器、资源舱上的控制力矩陀螺以及对接机构机械组件对安装精度和可靠性要求很高。尽管以李广云教授为首的科研团队自己对技术有信心,但让航天部门抛弃传统的作业模式,仍然有一个漫长的沟通讨论过程。李广云教授带队到北京、上海等地的航天部门和科研院所反复讨论和试验,使他们充分相信军测的技术和解决方案。相关单位内部也进行了激烈的争论,领导对检测部门负责人说,“你说行就拍板决定,责任由你承担!”在这种环境下,李广云教授和航天相关检测部门负责人共同拍板决定,成功参与交会对接的精密测量任务。
为解决飞船产品精度测量上的难题,以该院李广云教授为首的团队将丰富的工业测量理论与独特的传感器测量方法相结合,研制开发出了功能强大的“921飞船精度测量软件”,圆满解决了多项测量难题,在对天宫舱体、神八舱体以及对接机构产品的多次测量中,结果准确可靠,完全满足设计要求。
勇挑重担苦攻关
空间交会对接是载人航天最光辉的亮点之一,如果没有两个飞行器之间的对接,人类就无法长期在太空行走活动,而完成对接任务主要依靠执行结构——对接机构。整个交会对接过程中最为关键的技术就体现在测量上。在交会对接前期,神舟八号与天宫一号有一个由远到近的搜索过程,必须在远距离首先能发现目标,然后在逼近阶段通过不断地测量以进行位置姿态的改正,才能进行顺利交会。某研究所研制的激光雷达在本次交会对接中,主要担任中远距的引导任务,它的引导距离在20公里至0.8米之间,是交会对接中至关重要的传感器之一。由于激光雷达精度要求高,对每组激光雷达都需要进行多次动态测试。为满足高精度的动态测试指标,每次动态测试试验前都要对激光雷达初始的空间相对位置和姿态关系进行精测。
航天某厂承担了交会对接中关键设备主、被动对接机构的研制。其中,轨道舱和推进舱上各种敏感器、资源舱上的控制力矩陀螺以及对接机构机械组件对安装精度和可靠性要求极高。在设备研制过程中,该单位沿用原来的技术手段和方法碰到了很多无法解决和回避的技术问题,重点体现在效率低下,测量模式单一,无法变通,复杂问题无法解决,精度低,为解决这些技术难题,李广云教授的科研团队承担起了这一艰巨任务。
其实,以李广云教授为首的“精密工程测量”科研团队早在二十世纪八十年代初就开始跟踪和关注航天领域内先进的工业测量和制造技术,通过引进、消化和吸收国外先进技术,二十世纪九十年代初自主研发了MetroIn工业测量软件并一直不断发展完善。1995年团队对国内广大工业部门开设了“工业测量系统培训班”,第一次把研究的先进技术推出并展示,并迅速得到相关部门认可,先后在航空航天、船舶制造、工业制造等部门和领域得到成功应用,从那时起他们就和航天部门进行了密集的接触。这次为了服务于最新的交会对接任务,团队从2007年起就开始进行相关的科研攻关工作,进行了大量的前期论证和测试工作,2008年2月至2010年2月,解放军信息工程大学测绘学院受航天某厂委托研制“921飞船精度测量软件”。在该院李广云教授的带领下,课题组将丰富的工业测量理论与独特的传感器测量方法相结合,研制开发出了功能强大的“921飞船精度测量”软件和“激光雷达专用测量模块”,采用多台经纬仪准直测量的方法,高精度标定了各种关键设备的位置及姿态关系。软件的成功应用最终实现了对推进舱敏感器、资源舱控制力矩陀螺以及对接机构机械组件位置和姿态的高精度测量。课题组多次赴北京、上海、酒泉等多地对天宫舱体、神八舱体以及对接机构产品进行实地测量比对,其结果准确可靠,完全满足设计要求。为实现 “神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器完美对接做出了应有的贡献。
精益求精保准确
每一次测量获得的数据,都要经过精心计算,特别是此次任务对测量精度的要求达到了前所未有的高度,在测量过程中容不下丝毫差错。
测试作业过程中,由于天宫和神八传感器安装位置特殊,测量仪器有的必须安置在距离地面3米多高的平台上,有的则直接安置在地面上,这就对人员观测造成了极大的困难。高平台观测时,如果使用过高的仪器脚架,必然会导致仪器抖动不稳定,造成观测数据的不稳定。为了保证测量精度,只能在观测时加装空间基础平台,在平台上安置仪器设备,为了保证仪器设备的稳定性,还必须要求测量人员不能和仪器站在同一平台上,做到100%的人和仪器观测墩分离观测。在这种情况下,观测人员只能被吊车吊起,或站在升高车上进行观测。仪器直接安置在地面时,观测人员也只能直接趴在地上观测,在高平台上一蹲、地上一趴就是五六个小时,测完后腰腿都酸疼得几天过不来劲。平台的杆子不是钢管就是木头的,为了保证测量精度,他们既不能戴手套,又不能穿得太厚,得到数据后顺着杆子滑下来时常常把胳膊擦出血来。
2011年3月11日14时左右,张冠宇、杨 振、李干、杨晓晖、杨凡等人在某研究所测试大厅的测试工作已接近尾声,突然,电子经纬仪的水准气泡出现了异常抖动。由于测量工作对精度要求极高,不能有一点的偏差,在这种情况下测量工作无法继续进行,否则误差会超限。经过一番检查和校对,大家发现仪器本身并没有问题,又怀疑是大厅外围有工程队施工,并派人出去查看,在排除了这些原因后,大家对这一现象均百思不得其解。有人提出是否因为轻微地震,于是上网查看,发现北京时间13时46分日本发生了9.0级大地震,地震波传到郑州时,其震动人已经感觉不到,但高精度仪器有所察觉。为了保证测量精度,现场测量负责人张冠宇说:“发生这种情况是大家不愿意看到的,但测量结果已经无法满足精度要求,我们除了把今天测量的点位全部重新测量一遍没有别的选择。”测量人员只得重新返工,重复了一次连续十个小时的测量工作。大家从头开始把当天测量的几百个点位又测量了一遍,直到第二天凌晨2时多大家才重测完毕。就是凭借着这种精益求精的精神,课题组的同志在这次对接测试任务中总共测量了几万多个点位,准确率达100%。
无怨无悔默奉献
面对测试任务重、时间紧的情况,课题组成员加班加点可以说是家常便饭。从参与课题到最后的成功,课题组成员相互支持,相互帮助,凭借着一股信念坚持了下来,期间留下的不只是汗水。
记得2009年11月10日那天,北京正在下雪,科研组范百兴正在北京航天某研究院进行软件开发和测试,觉得肚子有些隐隐作痛,而且随着时间增加肚子疼得越来越厉害疼。范百兴没有中断自己的测试工作,而是强忍着疼痛坚持做完了测试工作,从测试大厅出来已经是凌晨两点了。第二天测试完成后便坐上了回郑州的火车,在火车上疼痛进一步加重,回郑州后他直接去了省人民医院,检查结果是急性阑尾炎,医生告诫如果再强行忍下去,就会十分危险,并立即安排住院手术。
2010年6月,李广云教授胳膊受伤(骨折)住院,住院期间,李教授仍然每天都关注着课题进展。他强忍疼痛挪动胳膊,对参加课题人员进行技术指导,并亲自查看、分析测量数据,找出测试中的问题,有时因为疼痛,额头上渗出了汗珠。其他课题组人员看在眼里,疼在心上,深深地钦佩李教授的敬业精神。课题组成员冯其强的妻子在老家剖腹产生下女儿,由于课题任务重,冯其强当天就恋恋不舍地离开医院,返回单位继续工作。2011年6月30日,范百兴和杨振接到天宫的测试任务后,赶往北京已是深夜,连夜修改第二天急用的程序,一直工作到凌晨5点天亮天亮,接着直接进入测试大厅进行测试,测试时间一直持续了36个小时,期间二人只能交替打盹最多休息了一个小时,最后顺利通过测试。
激光雷达的研制和测试工作非常复杂,科研组人员进行现场测量多达17次之多,其中有三次是跟随某研究所人员到千里之外的某基地的戈壁滩进行现场测量。由于携带仪器设备较多,测量人员中每人负重(不含行李)60斤左右,且需要来回换乘火车、汽车等交通工具,十分辛苦。测量过程中也是经常加班加点,毫无怨言,保证了测试数据的高精度和高可靠性,为激光雷达在交会对接中的首次成功应用发挥了重要的作用。
团队成员邓勇永远都不会忘记2010年5月1日那个特别的日子,那是他新婚的日子。中午宴席过后突然接到任务,第二天要跟随某研究所人员到酒泉进行激光雷达的相关测试工作。课题组考虑到特殊情况尽量让邓勇休假,但得知这一情况后,邓勇主动放弃休假,和其他人员毅然踏上了西去的列车。上车时看到妻子眼中噙满的泪花,这位钢铁男儿再也抑制不住自己的感情闸门,泪水夺眶而出,挥手告别亲爱的妻子,不忍再回头,新婚之夜的妻子只能在家独守空房,对远方丈夫的思念之情只能通过电话来诉说。
2010年8月19日,课题组接到任务第三次赴酒泉进行测试。本来计划测试3-4天便可返回,但由于对接设备存在尚未发现的问题,使测试结果无法满足精度要求,只能进行反复调整和测试。闷热的天气使每位课题组人员一走进作业室就如同进入蒸笼一般,作业时汗水吧嗒吧嗒从脸上直往下淌,每次测量下来湿透的衣服紧紧贴在身上,痛苦难耐。但任务如磐,他们只好避开中午光线最强的时间测试,这样一来,他们却完全颠倒了生物钟,凌晨才刚刚吃上“晚饭”,天不亮就又要起来测量。由于接近开学,课题组成员邓勇需要进行开课前的试讲,杨振、李丛正面临着课题的结题工作,在这种情况下,课题组人员一边进行测试工作,一边在现场为试讲和结题加班,往往都是加班到深夜,第二天天不亮就起床工作,每天的睡眠时间不足5小时。测试完成之后,返回郑州正好碰上学生返校高峰期,购买火车票遇到了困难。由于高精度仪器设备不能飞机托运,测试人员只能买就近的车票,从酒泉转嘉峪关,从嘉峪关再转兰州,最后在兰州5人只买到了2张硬卧车票和3张站票。在火车上的十几个小时里,大家只能轮流休息,并保护仪器设备。当列车长得知他们是为保障交会对接任务而进行的工作后,列车长深受感动,主动安排他们到列车员车厢,并提供专门位置放置仪器设备,疲惫的他们一挨上床铺便很快进入了梦乡。
2011年2月6日,大年初四,正在休假的课题组人员突然接到测试任务,要求人员必须在2天内到位。接到任务后薛志宏、杨振、邓勇、李丛放弃休假立即赶回单位,测试工作马上在某研究所测试大厅展开,天气异常寒冷,大厅没有任何采暖设施,测试工作持续到凌晨结束,第二天有两个人都感冒了,并还发起了高烧。
…………
参加交会对接任务的每一名科研人员的身上都发生着不同寻常的故事,5年来他们的足迹遍布对接测试的每个角落,完成了数万个测点和上千万个数据的采集、处理。苍茫的戈壁滩上留下了他们的足迹,长期艰苦的野外生活在官兵们的身上留下了抹不去的伤痕,严重胃病、腰椎间盘突出成了课题组成员的职业病。但为了共同的飞天梦想,他们用自己的默默无闻、无私奉献展示着殷殷的民族深情,用崇高的历史使命感抒写着测绘科研人员的忠诚。