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大洋上的“移动科学城”——记远望3号测量船

2019-11-18      本刊记者 秦斌 摄影报道

  每一次航天发射之前,远洋测量船都需要提前出发,在预定的时间到达预定海域,在航天飞行器发射之后,以最快的速度检测到它们的轨道,为后方传来精准的数据。 

远望3号测量船驾驶舱内,驾驶员对太平洋海域的海况进行观测。

  2019929日,新中国70华诞前夕,伴随着船员齐声高唱《我和我的祖国》的歌声,远望3号远洋航天测量船再次解缆出航,缓缓驶离中国卫星海上测控部,奔赴太平洋海域执行北斗三号等两次海上卫星测控任务。

  本刊记者随船出航,记录下大洋上的“移动科学城”工作与生活的点点滴滴。

  亲历测量任务

  离岸,出航,于外人是一种充满刺激的新鲜体验,于远望人是任务的开始。经过10天的昼夜行驶,远望3号船到达太平洋预定测量海域,等待西昌卫星发射中心发射卫星,进行测控工作。船上的通信、测控、航海系统开始忙碌起来。为了保障测控任务的完成,通信、测控等系统开始在电脑前协调演练,确保测控万无一失。动力系统也开始针对测量船的动力、电力等设施进行维修保养。每天22时,各系统负责人开始针对一天的工作进行总结汇报,对发现的问题进行调整。

  每天,船上的技术人员都要对机器进行反复测试。“船舶经长时间海上颠簸、震动、海水侵蚀等常常会使设备性能下降或带来其他隐患,我们需要对设备动态性能开展全面检查和测试。”远望3号船副船长王小兵说。

  “长江三号跟踪正常,遥测信号正常,卫星飞行正常……” 

通信系统技术人员对设备进行调试。

任务前夕,测控技术人员向空中投放信标气球进行设备标校。

  海上当地时间20191018日凌晨321分,北京时间10172321分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将通信技术试验卫星四号送入太空。20多分钟后,作为本次任务唯一的海上测控点,距离祖国万里之遥的远望3号船指中心,调度广播中响起了这句话。

  远望3号测量船在太平洋上接过陆地测控的接力棒,在大洋深处及时发现并成功捕获目标。两套船载航天测控设备迅速接收到火箭遥测参数,同时对火箭及卫星开展测量工作,并准确向西安卫星测控中心、西昌卫星发射中心发送数据。整个测控过程持续约500秒,为火箭三级二次关机、星箭分离等一系列关键动作提供了有力测控支撑。

  本次任务是远望3号船今年第4次执行卫星海上测控任务,任务结束后,远望3号船向大洋深处驶去,继续执行其他型号卫星的海上测控任务。

  外行看热闹,内行看门道。船甲板上是大大小小各式各样的天线、接收器,各舱室设备纷繁复杂,各系统间是如何配合的?充满神秘色彩的“测控”又是如何进行的?

  远望3号船船长倪留国介绍说:“远望3号船在3600平方米的甲板上,有30多个天线。船上安装的多种大型测控设备,能完成对火箭、卫星、飞船等航天器的海上跟踪测控任务,并能与远在国内的任务中心进行实时通信和数据交换。”远望3号船通信系统工程师李兵则说:“远望3号船通信系统承担的主要职能是负责船与岸上的通信,大、小卫通同时搭建通信链路,构建岸船通信网络,提供时间统一系统、调度、应急通信等保障内容,在执行任务时确保信息交互迅速、准确、不间断。”

  测控系统高级工程师刘辉峰说:“受到地球曲率影响,地面测控站无法满足对航天器整个飞行过程跟踪、测控的需要,这就需在海洋上布设航天测量船对航天器进行测量控制。”据刘高工介绍,测量包括外测和遥测,外测确定航天器空间位置,遥测了解航天器内部工作状态。遥控是通过向航天器发送各种遥控指令和注入数据来控制航天器的飞行和返回。

  远洋航天测量船是对火箭、卫星等航天器进行跟踪测量和控制的专用船,是航天测控网的海上机动测量站,根据火箭、卫星等的飞行轨道和测控要求安排在适当的海域位置。所以这次卫星发射的海上测控点,南太平洋任务海域最合适,这也是他们离开祖国远涉重洋的原因。

  中国卫星海上测控部高级工程师何剑伟介绍说:“随着中国航天事业的发展,卫星发射的频率越来越高。远望3号测量船从几年出一次海,到一年出几次海,再到一次出海多次任务,标志着中国航天事业在不断向前发展。”

  与陆地测控不同,海上测控在海浪涌动、船体晃动、天线摆动状况下,短时间准确测量和控制高速运动的航天器,极小的失误都将造成严重的后果。在大洋深处测控卫星飞越测量船上空的时间很短,每个数据的获取更在转瞬之间,关键时刻的成功在于平时技能的熟练和准备的充分。远望3号船动力系统轮机长陈超介绍,船载设备在捕获、跟踪目标时要克服船摇的影响。船底前后各有一对定船“神器”—减摇鳍,它们可以大大减轻涌浪造成的船舶和船上设备摇摆。

  测量船上的日子

  在此次记者随船起航之前,2019年,远望3号船已累计出航83天,圆满完成了天链二号、北斗三号等3次海上测控任务。本航次是远望3号船累计执行第84次海上测控任务,主要担负北斗三号IGSO-3卫星等海上测控任务。该卫星的发射对推动北斗三号全球系统组网建设具有重大的意义,是北斗二号系统向北斗三号系统平稳过渡的重要任务。

  测控系统党支部书记汤向坤介绍说:“能在远望上工作,不仅需要有高学历和技术,最主要的还得有过硬的心理素质。”一次出海任务,短则30天,长则100多天,全体船员大多数时间要在封闭的空间里工作和生活。船只孤独地行驶在大洋中,四周只有湛蓝的大海和一望无边的天空。看似浪漫的海上之行,长期的行驶,对船员的心理和生理都是不小挑战。

  每天720分,船舱里的喇叭准时响起早餐的通知,全体船员分批次到达餐厅用餐—教科书般“刻板”而又紧张忙碌的一天开始了。早餐后进行各房间的小扫除,清理卫生。820分,人员准时到岗开始一天的工作。中午,全船工作人员分批开始午餐,午餐后午休。午休起床后,继续工作。傍晚时分,无工作任务的船员开始体育锻炼。18时,开始晚餐。晚餐后休息,有工作的继续回到机房工作,其他船员参与晚间的学习、汇报总结工作,直至2230分熄灯休息……一切工作按部就班,一天的时间既慢又快,一切看起来是程式化的“复制”,但容不得有半点失误。

船指中心内,各系统技术专家现场指挥航天器飞行过程中的跟踪和测控。

任务前夕,船员在船上进行消防演练。

  远望3号上的远望人

  在远望测量船上,体力付出最多的是负责后勤保障的后勤系统,工作环境最艰苦的是动力系统,“摸黑”工作的是航海系统……

  后勤系统的“大管家”徐勇介绍,他们最主要的工作就是负责全船近300人的早中晚餐和加班夜宵的制作,做早餐的厨房面点师一般凌晨2时起床开始工作,等到船员们吃完早餐,8时回到休息船舱补休,下午3时又到厨房帮忙制作晚餐。海上的湿度大、温差大,为避免船员生病,每天徐勇还得召集厨房开会,为菜谱做出调整。他说:“厨房准备的菜谱可以两周不重样。”

  船行驶在海上,蔬菜的保鲜是一大难题,蔬菜保存20天后,营养成分会大大降低,“大管家”徐勇和他的后勤团队摸索出了自己的方法—冷库里的蔬菜隔天必须翻一翻,一些绿叶菜按一定比例氮气和空气混合保鲜效果更好……

  在动力系统工作的船员每天都会在温度为40多摄氏度、噪音在120分贝左右的发动机舱工作。而一般来说,常人长时间对噪音的承受度在60分贝左右。船员一天下来至少得洗3次澡。动力系统负责船发动机的维护、全船电力的保障、空调的正常运转、海水淡化等设备的正常工作。今年荣升轮机长的陈超,2003年大学毕业,在这个苦岗位上一干就是16年。

  2006年,远望3号船经历了一次大改造,安装了两套海水淡化装置,船上有了24小时热水,船员可以随时到洗澡间洗热水澡,洗衣房有了自动洗衣机和烘干机,船尾甲板有了健身房,每个房间安装了闭路电视。船员的生活和工作环境大为改善。

  航海系统人人都是“千里眼”,船只行驶在海上,驾驶室里远眺海面,一块浮木也逃脱不出驾驶舱船员的眼睛。航海系统24小时工作,负责按照航线航行,每3小时一班,3班轮流倒班。到了夜晚,驾驶室里只有仪表盘上泛着微弱的光,整个驾驶室里漆黑一片。

  远洋生活单调寂寞,为了调节船员们的生活,每周船上都会组织各类文化活动。每天傍晚是船上最热闹的时候。这是船员们锻炼的时间,各部门没有工作的船员们会走上甲板,开展跑步、瑜伽、平板支撑、俯曲拉伸等各种锻炼。在后甲板的健身房里也都是各部门进行锻炼的人们。船员中不乏运动达人,王明就是其中一位,一出海,他晚上的业余时间就是跑步。据他的手机应用软件统计,他今年已经跑了1200公里。

  2017年,远望3号船上实施了垃圾分类。可回收垃圾、可焚烧垃圾、塑料垃圾、废旧电池、金属垃圾、玻璃垃圾、有害垃圾等,这几类垃圾在船上均设有回收点,集中回收、集中处理。船舱的每个房间和走廊的不同位置都放置了不同垃圾回收箱……据介绍,远望3号船每天处理可焚烧垃圾约0.2立方米,处理可熔塑垃圾约18公斤。每一名船员都竭力成为美丽大洋的“守护者”,为保护海洋生态环境作出自己的贡献。

每天傍晚时分,船员们走上甲板开始体育锻炼。

两任船长倪留国(右)、曹志宜用果汁与船员们共同庆祝测控任务圆满成功。

任务前夜,船员们都会写上祝福对联贴在机房门框上。

  船长的故事

  远望3号测量船先后有过四任船长,现任船长倪留国是第五任。倪留国1997年航海专业大学毕业后就一直在远望3号船上工作,23年里与远望3号一起乘风破浪,参加过77次海上测控任务。23年中他执行海上测控任务3062天,相当于8年多的时间在海上度过。

  船长是船上的总负责人,轮船的行驶计划、船舶的状况、后勤的补给、船员的思想状况等都要思考。此次出海,临行前的夜里,倪留国还在和同事们商讨制定航线,最终决定提前半小时离港,启用备用航线,全速直接出海,成功规避“米娜”“海贝思”两个强台风。

  “我们热爱海上测控事业,近些年每年有200多天在海上执行任务,睁开眼就是大海和工作,活动范围就是一条船,手机没有信号、电脑无法上网,这对船上的每一位船员来说,在心理和生理上都是不小的考验。”倪留国说。

  2014年正月,倪留国的母亲去世,当时他正在海上出任务,无法返回。为了能“见上”母亲最后一面,他只得电话拜托家人将母亲遗体存放殡仪馆,待到出海归来,愧疚的倪留国捧着母亲冰冷的脸颊久久不语……就在这次出海,倪留国在船尾甲板刚装的卡啦OK间点了一首《最美的歌唱给妈妈》,当天海上风平浪静,天空中满是闪烁的星星,歌声飘向黑夜中偶尔泛起银光的海面……

  倪留国在他的工作笔记里写有这样两句话:“努力到无能为力,用心到感动他心。”“用力把事情干完,用心把事情做好。” 

出航在即,船员们在甲板上列队与祖国告别,庆祝新中国70华诞。

动力系统工作人员在岗位上值班,确保船舶动力和电力的供应。

动力系统工作人员检查发动机运行情况。

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漂航在太平洋任务海域的远望3号测量船。

  中国远洋测量船

  20世纪70年代,为发展远程运载火箭和人造卫星,以毛泽东主席手书、叶剑英元帅七律诗《远望》命名的航天远洋测量船,远望1号、2号船相继建成下水,将航天测控网延伸到浩瀚的大洋之上。中国也成为继美国、苏联和法国之后,第四个拥有航天远洋测量船的国家。目前远望有3567号测量船在海上继续执行测控任务。

  远望3号船是中国自主设计和建造的第二代航天测控船,于19955月正式投入使用。船长180米,宽22.2米,满载排水量1.7万吨,最高航速18节(约34公里/小时),续航力1.8万海里,海上自持力可满足320100天。全船包括航海气象、航天测控、全球通信、船舶动力、后勤保障等五大系统,汇集了中国船舶、电子、气象、通信等多方面先进技术,是名副其实的大洋上的“移动科学城”,被评为“中国十大名船”。

  船上搭载的先进设备主要担负对火箭高中低轨卫星和飞船及空间站等目标的海上测控通信等任务。下水20多年来,远望3号远涉重洋53次,圆满完成以神舟、嫦娥、北斗系列工程为代表的84次海上测控任务,测控成功率达百分之百。

  从神舟一号飞船升空到神舟十号飞船与天宫一号交汇对接,远望3号船先后圆满完成对飞船的调姿、制动返回等关键测控任务,及时补发飞船返回控制指令、抢救留轨舱,夺取了神舟任务全部成功的辉煌成就。“嫦娥”飞天,远望3号船测控距离突破40万公里,圆满完成了嫦娥一号探月工程海上测控任务,开启了中华民族探索深空奥秘的新纪元,并圆满完成对嫦娥的历次保驾护航。从北斗二号到北斗三号,从区域导航到覆盖全球,在发射的52颗北斗导航卫星中,远望3号船成功执行35颗北斗卫星海上测控任务,为中国北斗导航卫星系统组网做出了重要贡献。

  远望3号船是四艘在用的测量船中,使用时间最长、航程最远,也是唯一一艘到过三大洋的测量船。它安全行驶70万海里,相当于绕地球赤道30余圈。

太平洋任务海域,船上的测控天线对飞行中的航天器进行跟踪和测控。

  海天先锋 远望3

  神舟六号任务飞船返回前紧要关头,主设备USB天线发生锁死,远望3号工作人员沉着应对,成功排障,发送返回指令,确保航天员安全返回;

  嫦娥五号试验返回器再入大气层,面对电磁信号复杂变化的“黑障”区,岗位人员集智攻关,解决了航天器“看得见”“跟得上”和“报得准”等一系列技术难题;

  远望3号圆满完成天宫一号陨落的应急测控任务,为目标飞行器落点预报提供了关键数据;

  神舟六号任务中,远望3号经过“死亡角”好望角,遭遇巨大气旋夹击,两舷最大摆幅达23度,船员硬是凭着无畏的勇气和高超的技艺力挽狂澜,勇闯“鬼门关”;

  神舟九号任务返航途中,面对“苏拉”“达维”“海葵”三股台风夹击,远望3号先后5次组织气象会商,4次改变航线,左突右避、巧妙周旋,成功冲出了台风巨浪包围圈;

  2018年,远望3号准确预判台风“马库斯”“康妮”“派比安”发展动向,及时启用备用航线,科学采用提前出航、直接远航、果断滞航、灵活怠航等方式掌握船舶行动主动权;

  ……

  远望3号船创造了转换周期最短、执行任务最多等多项纪录,先后取得40多项国家级重大科研成果,成为名副其实的测控专家、海天先锋。

  200811月,时任船长张志兵参加神舟七号任务先进事迹报告团,受到时任中国国家主席胡锦涛的亲切接见。20137月,时任船长兰秀凯作为神舟十号飞行任务先进集体代表,受到中国国家主席习主席的亲切接见。2019220日,现任船长倪留国作为探月工程嫦娥四号任务参研参试人员代表受到中国国家主席习近平的亲切接见。  

  自1998年首次停靠新西兰奥克兰港以来,远望3号船先后45次停靠南非德班、开普敦港,新加坡港,毛里求斯路易港,马来西亚巴生港,法属帕皮提港,菲律宾达沃港,斐济苏瓦港,印尼雅加达、比通港,斯里兰卡科伦坡港和澳大利亚弗里曼特尔港等1113港,成功开创了中国在航天远洋测控领域开展国际合作的先例。

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