11月7日上午9时,在南太平洋上执行嫦娥一号卫星任务的最后一艘测量船——远望三号测量船,在圆满完成全部海上测控任务后按计划返航。这标志着嫦娥一号卫星海上测控任务全部结束。中国南方工业集团公司上海708船舶研究所(以下简称708所)军船中心副主任黄卫说:“全面质量管理确保中国远望号圆满完成了对嫦娥一号的测控任务。”
牵住“嫦娥” 千项管理预案
北京时间17时35分,火箭发射前30分钟。太平洋某海域。
“一级测量部署!”一声长铃似战斗号角响彻全船每个角落,响彻太平洋上空。将执行嫦娥一号任务的远望二号、三号测量船放下秘密武器——减摇鳍,船体两侧伸展出两对“大翅膀”。
北京时间18时25分48秒。第8次担当主操作手的张志宝,不负所望,顺利“牵”住了“嫦娥”的手……嫦娥一号卫星准确地进入预定轨道。
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这是10月24日嫦娥一号发射后远望号测量船第一次进行测量时的情景。
为了能在一秒钟内牵住“嫦娥”的手,远望二号、三号测量船的所有工作人员进行了上千次的演练,特别是针对中国卫星海上测控部先后制订的近千项应急预案,远望号船队所有工作人员严格按照质量管理体系要求,扎实落实每一项预案措施,确保了嫦娥一号卫星海上测控任务的完成。
“制订预案、落实预案的过程其实就是贯彻事前预防,实现设备可靠性的质量管理过程。”武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室博士生导师龚威介绍,这次执行任务的南太平洋预定海域是以前远望号测量船从未到达的海域,海区情况比较复杂;测控周期长,每天都有不少于10小时的跟踪任务,总测控时间长达12天至14天,对设备可靠性和参试人员提出了更高要求。同时,测量船还需要边机动边测控,转战千余海里,再加上航行震动、温湿度、盐雾腐蚀和设备使用年限等因素的影响,很容易使船载设备发生故障。
为此,远望号船队共制订了包括测控、通信、气象、船舶动力、航行和水电空调等在内的近千项应急预案,并全部经过演练、验证。其中,针对危害性海况的应急测控预案有70余项,保障测量船与北京通信畅通的有260余项,确保测控稳定有效的有405项。此外,还有120余项用来为航海气象系统提供准时、准点、准航向的测量工况,140余项用来提供良好的船舶动力,90余项用来确保供电、空调、设备用水优质可靠。
在设备检查过程中,远望号船队测控部门进行了120项指标测试,备板检测194块,进行了231场软件测试;通信部门共测试系统内指标180个;航海部门先后排除电子海图、船钟和气象网络等设备故障9起,改正了80余张海图。
测控现场 “排障小组”质量攻关4小时
10月28日,远望三号船遭遇远航以来第3次大风浪。重逾万吨的轮船在浩瀚的太平洋上如一叶扁舟,在波峰浪谷间艰难航行……突然,电站响起了刺耳的“嘟嘟嘟”报警声……“排障小组”迅速冲了上去……
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在测控任务期间,像10月28日这样的技术难题,远望号的测控人员解决了20多个。
据随船出海的中国卫星海上测控部主任饶顺和介绍,当10月28日远望三号船电站发出报警时,USB(通用串行总线,是一个外部总线互连标准,一个USB端口可用于连接多达100多种设备)雷达组人员正在检查设备绝缘度,这是全船平均年龄最小的一个组。
刺耳报警声告诉大家:如果在测控任务中出现类似问题,就可能引起电站跳闸,不仅天线无法转动,全船设备也将瘫痪,后果将不堪设想。
“排障小组”迅速冲了上去,对复杂的测控设备一一检测,对上百组各类数据逐一分析,很快将故障原因定位在引导天线电机上。
如何排除故障?船在茫茫大洋航行,遇到突发问题往往没有现成的解决办法,没有现成的备品备件,也无法像陆地测控站一样及时得到外援支持,全靠立足现有条件解决。
两个小时过去了,几十个设想的方案被一一否决,测控时间在一分一秒地逼近。
4个小时后,经过反复分析计算,他们灵活运用电器原理,自己设计,自己动手,组合安装了一个新的隔离变压器,终于成功排除这一重大隐患。
此时,距测控开机还有一个半小时。
饶顺和介绍,由于这次任务在测控技术上是深空测控,测控距离比过去远了近10倍,测控精度和可靠性要求高,在测控软件上,还首次使用了新开发的探月软件,因此,对远望号测控人员来说也是一个全新的考验。
攻关不畏坚。在测控任务期间,这支年轻的科技人员队伍除8小时正常工作时间外,每天加班都在6小时以上。他们群策群力,通过开展技术对话15次,组织联调演练和全区合练13次……攻克了一个个难关险情。
8平方米减摇鳍 撑稳3000平方米海上科学城
皓月当空,海浪涌动。南太平洋海面上,远望三号测量船在月光下徐徐前行。脆亮的警铃乍然响起,划破了海面上沉寂许久的平静……时针指向北京时间10月31日15时15分。再过两小时,远望三号测量船将对嫦娥一号卫星发出点火指令——“嫦娥”奔月,在此一举……时间一分一秒飞逝而过。涌动的海水轻轻拍打船舷的声音,在这静谧的夜里显得愈发清晰。船体两侧的减摇鳍如鲲鹏展翅,将船牢牢稳住。浩瀚无垠的大洋上,远望三号船灯火通明。
“轨控成功!”……17时54分,“长江三号跟踪结束!”“嫦娥”从此奔月去!
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这是远望三号测控嫦娥一号第四次变轨情景的一组特写镜头。
无论是第一次监测嫦娥一号进入预定轨道还是第四次变轨,所有的特写镜头内都有这样一个细节,那就是多次出镜的“减摇鳍”,这个特殊的装置对保证测控质量起到什么样的作用?
“这是为减小海浪对船舶冲击造成的摇动而自行设计的减震设备,每个减摇鳍大约有8平方米。”黄卫介绍,在浩瀚的海洋上,测量船要在最有效的十几分钟之内抓住并跟踪以第一或第二宇宙速度飞行的目标已非易事,如果船稍一摇摆,跟踪目标便会稍纵即逝,这首先对船只的稳定性提出了超乎寻常的要求。
远望号解决船舶稳定性的方法很巧妙:在船体上前后各装两对钢材料的“翅膀”,即减摇鳍,就可以把十几度的摇摆减小到5度,同时在雷达基座上安装相关设备,进而把5度的摇摆减小到1度,再在天线上安装相关设备,并把几分钟的摇摆时间减少到几秒。这个三级减摇措施,使得主测量船能在6级海浪下达到陆地标准,并可以在12级台风中昂首挺立。
“类似的关键技术克服了许多质量问题。”黄卫说,如在没有参照物的茫茫大海上标定测量仪器的零位,以及在一条船上保证各种仪器频率从米波到微米波都同时工作而互不干扰的方法等。
许多见过远望号系列船的人都赞叹:这些汇集了中国当今船舶、机械、电子、气象、通信、计算机等方面先进技术的测量船,每艘船可载500人左右,建有可供600人吃100天食物的冷库;甲板上天线林立,像科学仪器船;供电能力像个中小城市的发电厂;气象探测设备像一个地面气象站……简直就是一座占地3000平方米左右的海上科学城。
打电话不再排队 人性化管理提高“望月”效率
今年32岁的黄灏,是远望三号测量船的一名普通船员,至今已在船上工作了12年。12年来,他第一次觉得在出海期间打电话竟如此方便。
“以前船上拨外线的电话机是固定的,打电话要排队,人多的时候得等一两个小时。那时候一周或者半个月能给家里打一次电话就觉得很幸福。现在,在自己宿舍拿起电话随时就可以拨通。”
中国卫星海上测控部通信部门负责人凌贵军说:“我们今年专门对通信带宽进行了扩容和改造升级。以前全船只有两三部电话可以拨外线,现在能满足所有船员的通信联络需要。”
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近年来,为保证海上测控数据精准,远望号系列船进行了升级换代,人性化管理融入每一个细节。
随时可以打电话仅仅是设备升级、业务扩展后远望三号测量船通信保障的一部分。除了语音外,现在的远望号系列测量船还可以实现传真、电报、数据和实时图像传输,进行远程医疗会诊、远程故障诊断和远程电话会议。
在升级的远望五号中,除了一流设备外,以前8个人、4个人的房间改为了2人间,每个房间都配备了液晶电视、电话及网络通信;10个人共用的公用浴池改为了每两人共用一个;为保证淡水供应,船上配备了大容量的容器装置,像五号船还安装了两台海水淡化装置;其他的还有专用衣柜、健身房、KTV娱乐厅等等,各种生活设施一应俱全。
黄卫介绍,长时间的海上航行,加上机器的噪音和设备的电磁波辐射,很容易使工作人员把疲劳的状态带到工作中,从而影响测控数据的精准度。过去,这些工作人员大都用咖啡、清凉油、眼药水“醒脑”,但是现在,也许他们给亲人打个电话、听听音乐就放松了。
这样的人性化管理大大提高了工作效率,在为期15天的海上测控任务中,远望二号、远望三号测控人员克服了测控周期长、测控距离远、测量海域广、测量工况设计复杂、可调整余地小等重重困难,成功完成了火箭发射段、卫星发射及入轨段的遥、外测任务,以及卫星3次近地点变轨段、调相轨道段、地月转移轨道段、月球捕获轨道段及环月运行轨道段的跟踪测轨、遥测和遥控任务。
三方质量会诊 “校飞”远望号
中国自主设计研制的新一代航天远洋测量船——远望五号9月29日在上海江南造船厂正式交付中国卫星海上测控部使用。这艘具有国际先进水平的大型航天远洋测量船,集当今船舶建设、航海气象、电子、机械、光学、通信、计算机等领域最新技术于一身,能在南北纬六十度以内的任何海域航行。
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“2007年11月16日,于9月30日交付的远望五号已正式开始进行‘校飞’实验检测,检测的时间为40天。”黄卫说,所谓“校飞”,就是远望号的“哥哥”,比如远望三号带着“弟弟”远望五号试航,并对掌握的具有固定数据的星座目标进行测控,以此判定远望五号是否具备“上岗”资格。
在这艘能游弋自如的远望五号身上,同样安装了减摇鳍,而就是为了建造这样的一个减摇鳍,3家单位要对其翻来覆去进行验证。
黄卫介绍,作为远望号系列测量船的设计单位,他们是严把产品质量的第一道关口。按照使用单位要求,在设计的源头上,他们要为测量船上设计安装的每一个产品进行多项实验,以确保设计质量。减摇实验就是其中的一项,这是确保产品可靠性最重要的质量管理环节。
设计方案出台之后,接下来的步骤就是接受使用单位、造船厂对设计图纸的一系列审查。“这是三方必须要做的工作,一点马虎不得。”黄卫介绍,从上世纪60年代末建造第一艘远望一号开始,708所就同军方代表、远望号承建单位建立了这样的三方“会诊”制度。
远望号的生产单位也是严把产品质量的第二道关口。目前的远望号5艘系列船,大都由江南造船厂制造。脱胎于清朝同治年间的江南造船厂,1956年就建成了中国第一艘潜艇,是最早获得全国质量奖的顶级造船企业,也是国内率先通过多项质量管理体系认证和多家船级社认证的企业。
从上世纪70年代开始,江南造船厂就肩负起了承建远望一号的重任。为保证远望号系列船生产达到设计要求,江南造船厂为生产的每艘远望号量身定做了一套质量管理方法,投入了精良的技术人员和设备。而且,在生产过程中,还附加了军工产品的技术标准。在承建远望五号时,江南造船厂还成立了专门的质量管理部门“新船办”。
第三道保证关口就是特殊的“军代表”制度了。黄卫介绍,作为最终的使用单位,中国人民解放军总装备部23基地在设计之初,就为每艘远望号船建立了详细的档案资料,生产任务完成之后,这个基地的“军方代表”会组织相关的专家对远望号进行检测验收,具体的实施单位由中国人民解放军总装备部测控局测量通讯所执行,产品合格后,还要进行为期近两个月的“校飞”测试。
“其实是‘分灶不分家’,在质量管理的过程中,我们一直是严格按照三家‘会诊’制度来执行的,这个制度确保了远望号系列船的质量。”黄卫介绍,目前,拥有远洋测量船的国家还有法国、俄罗斯,中国远望号系列船应该说是最先进的。1990年,中国首次为国外公司发射了“亚洲一号”卫星,当时,休斯公司要求中方必须在卫星发射后半小时内向美方专家提供卫星数据。结果,远望号只用了8分钟就完成了一系列工作,而且,测出的初轨精度比休斯公司所要求的准确了好几倍。