“北斗牧星人”:精穩守護一流的北斗
作者:吕炳宏 王泽航 韦子琦
銀河織網北斗懸,萬里河山一指間。過去,北斗星辰如宇宙中的一座燈塔,指引着人類前行的方向;如今,北斗衞星導航系統無時無刻不在深刻影響着我們的現代生活。
2020年7月31日,北斗三號全球衞星導航系統正式開通。五年來,西安衞星測控中心的“北斗牧星人”們始終將管好、用好、保護好北斗衞星作為自己的最大使命,不斷優化衞星管理模式,創新測控手段,精穩守護北斗星座星耀全球。
守護,永遠在線
“北斗導航服務質量事關國計民生全局,只有我們全時在線,北斗才能永不‘掉線’。”該中心測控員王明告訴記者。
2023年隆冬的一個深夜,擔任值班員的王明通過監測發現一顆北斗三號衞星星間鏈路建鏈異常,並立即將相關情況通報衞星負責人。他們立即分析遙測數據,判斷異常原因,組織應急處置,衞星狀態及星間鏈路建鏈很快恢復正常。
這是五年來“北斗牧星人”精心守護北斗系統精穩運維的一個縮影,按他們的話來形容工作狀態,就是“活再多,事再忙,衞星安全記心上;家再遠,路再長,電話一響到現場”。
正如高超的醫者擅長治“未病”,“北斗牧星人”們同樣練就了見微知著、防患於未然的衞星診斷硬功。按照“分析需求、確定指標、構建體系、形成機制”工作思路,他們在北斗三號系統全面組網前,就緊前推動建立了“六位一體”北斗在軌管理體系,實行“一星一事一表”在軌管理模式,並建立了故障預案庫和體檢檔案庫。
“我們一般每半年對在軌運行北斗衞星開展一次‘健康體檢’,併為每顆衞星建立個性化‘體檢檔案’,確保衞星故障早發現、早預防、早診斷、早治療。”工程師丁夢雨介紹道。為提高異常處置的時效性,他們還針對梳理分析了衞星的常發頻發異常,實現異常處置作業化。此外,他們還不斷加強壽命末期及超壽命運行衞星在軌健康監視,提高“體檢”頻次,幫助這些老而彌堅的“壽星”更好發揮“餘熱”。
五年來,“北斗牧星人”年均處置各類異常200餘起,這其中既有“頭疼腦熱”的“小病”,也有關乎衞星安危的重症。2022年底,一顆北斗三號衞星突發在軌異常,導致衞星安全存在巨大風險。面對險情,“牧星人”們立即啓動應急預案,緊急成立衞星搶救工作小組,很快確定了故障源頭是衞星太陽帆板驅動機構出現了卡滯,他們基於多年衞星故障處置經驗,快速確定處置思路、制定搶救方案、精穩實施操作。歷經20天的搶救處置及狀態恢復,在軌異常成功排除,故障衞星重新接入北斗星座,衞星搶救工作圓滿完成。“牧星人”再一次用實際行動履行了國家太空資產“守護者”的神聖使命。
“五年來,我們年均完成200餘個預案作業、60餘份健康評估報告、200餘次軟件重構、評估7類24項在軌運行風險,真正實現了北斗在軌管理的正規化、體系化。”丁夢雨介紹道。
求索,永不停歇
最新數據顯示,2024年中國衞星導航與位置服務產業總產值達到5758億元人民幣,已有約2.88億部智能手機接入北斗定位功能,佔比達98%;11家主要電子地圖服務供應商提供位置服務日均超1萬億次,日均提供導航服務總里程超40億公里……當前,北斗衞星導航系統正在為國計民生髮揮着舉足輕重的作用,並已全面邁入“更高精度、更加可信、更優服務”的發展階段。
守護北斗星座精穩運行,惟有久久為功,方能行穩致遠。為持續提升衞星在軌管理質效、故障診斷能力、智能化運維水平,近年來,“北斗牧星人”們論證建立了重點參數即時診斷、全參數準即時分析、事後專業評估的全面健康管理體系,利用機器學習解決了知識自動構建、異常快速檢測、上行操控分級管理等難題,攻克了大型星座精穩管理、高精度軌道控制和多服務快速並行支持等3大類共12項關鍵技術。他們還聚焦解決制約系統精穩性能的關鍵問題,構建面向星座管理的故障診斷專家系統架構,解決多源異質數據融合推理問題,不斷提高北斗導航星座健康管理水平。
星間鏈路系統是“北斗牧星人”們實現對北斗三號星座24小時不間斷測控的關鍵,面對日益艱鉅的在軌管理壓力,建設更加智能、更加融合、更加高效的北斗星間鏈路管控系統,持續優化星間鏈路管理效能,保持星間鏈路的高效暢通,始終是他們的攻關方向。“我們重點從星間鏈路節點類別、空間位置分佈、網絡運行負載均衡等策略出發,進一步提升該系統的自動化運行水平,使其更加智能、更加好用。”工程師徐新芳告訴記者。
使命,永遠如磐
2023年7月5日,北斗三號全球衞星導航系統建設表彰大會在京舉行。西安衞星測控中心北斗團隊被表彰為北斗三號全球衞星導航系統建設先進集體,工程師丁夢雨被表彰為先進個人。
“這不僅是對我們‘北斗牧星人’為國管星、為國爭光的褒獎,更是一種激勵和鞭策。”表彰大會結束後,團隊負責人李修仁勉勵大家:“站在新徵程的起點,我們要繼續發揚新時代北斗精神,大力創新,再創佳績。”
事業因忠誠而精彩,使命因艱鉅而光榮。回顧“牧星人”建功北斗的輝煌歷程,每一步都充滿了荊棘與挑戰,都彰顯了他們團結一心的凝聚、精測妙控的技藝和攻堅克難的勇氣。
時間撥回到2017年,彼時,北斗三號系統進入前所未有的密集發射期,在一年的時間裏,我國先後完成10箭19星的超高密度、超高強度的北斗三號衞星發射測控任務,在此期間,“北斗牧星人”實施軌道控制近百次,開展在軌測試千餘項,目標就是要趕在2018年底前正式建成北斗三號基本系統,率先實現為“一帶一路”共建國家提供導航服務。“那時候,我們不是‘接星’就是在‘接星’的路上,全體人員卯足了勁,困了就趴在桌子上眯一會,餓了就吃桶泡麪頂一下,確保接星、測試、管理有條不紊地進行。”高級工程師羅思琪羅春豔回憶道。
那段繁忙的日子裏,高級工程師劉曉寶總會在桌上擺滿密密麻麻的資料,供年輕同志們翻閲使用。“那些年任務密集,為了讓剛入職的年輕人們儘快進入情況,我作為‘老北斗’必須承擔起傳幫帶的責任。”劉曉寶回憶道。向他經常請教問題的年輕同志們都對他的寶貴“知識庫”印象深刻,書皮早已被翻得殘缺不全,書頁的邊緣也已上翹捲曲,書的旁邊總是擺着幾頁寫的密密麻麻的草稿紙,各種公式的演算、各種軌道的圖示,還有不同顏色的標註,讓大家一看就能懂,照着就能做。
2020年5月,外方向我提出申請,準備將兩顆衞星漂移至我一顆北斗三號衞星部署點位附近,並試圖與之共位運行。地球同步軌道資源稀缺,與外方2顆衞星同時共位尚屬首次,先前的共位策略適不適用?多星共位複雜度加大會不會有技術奇點?外方衞星能不能嚴格履行協議?最關鍵的是,此時距離北斗三號全球衞星導航系統正式開通的時間僅剩不足兩個月,時間還來得及嗎?這些新的問題瞬間充斥了深耕軌道領域二十餘年的高級工程師李偉的大腦。
短短一週的時間,他提出了基於動態偏心率矢量的多星共位策略,不僅避免了大幅度傾角控制對燃料的消耗,比原計劃延長衞星壽命三年以上,還在確保外方衞星順利投入應用的同時,使北斗三號星座如期完成組網,保證了我北斗三號衞星的導航服務質量。“為構建人類命運共同體貢獻屬於中國航天人的力量,我們責無旁貸。”李偉堅定地説。
仰望星空,北斗璀璨。為了讓北斗這張“中國名片”愈發閃亮,“北斗牧星人”將繼續以保障北斗提供更高精度、更加彈性、更加無時不在的服務為目標,不懈探索、砥礪前行,強化技術攻關,勇於技術創新,為實現“中國的北斗、世界的北斗、一流的北斗”的目標持續向前。