太空實驗的“大管家”——解碼天宮二號空間應(yīng)用系統(tǒng)總體部

　　新華社北京９月１５日電　題：太空實驗的“大管家”——解碼天宮二號空間應(yīng)用系統(tǒng)總體部

　　新華社記者吳晶晶　白國龍　李國利

　　天宮二號空間實驗室將開展十余項空間科學(xué)與應(yīng)用實（試）驗，共有５１件應(yīng)用載荷。這些實驗是如何遴選出來的？每一個科學(xué)思想如何通過工程來實現(xiàn)？這么多載荷由誰來統(tǒng)籌管理？這就不能不提到所有空間科學(xué)實驗的“大管家”——天宮二號空間應(yīng)用系統(tǒng)總體部。

　　建立從科學(xué)火花到工程實現(xiàn)的橋梁

　　作為載人航天工程八大系統(tǒng)之一，空間應(yīng)用系統(tǒng)主要負責空間科學(xué)與應(yīng)用任務(wù)的組織管理、工程實施、系統(tǒng)設(shè)計集成測試、有效載荷在軌運行管理等，由中國科學(xué)院牽頭，中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心作為總體單位。

　　當前，我國載人航天工程進入應(yīng)用發(fā)展新階段，主要任務(wù)從探索、突破、掌握載人航天技術(shù)向空間科學(xué)實驗和應(yīng)用試驗轉(zhuǎn)變。天宮二號是目前載人航天歷次任務(wù)中開展應(yīng)用項目最多的一次，空間應(yīng)用系統(tǒng)也承擔著更加重要的責任。

　　“作為總體部，我們要把科學(xué)家的科學(xué)思想、需求，通過分析，轉(zhuǎn)化為對載荷設(shè)備的技術(shù)要求，變成工程可實現(xiàn)的語言，可以說建立了從科學(xué)思想到工程實現(xiàn)的橋梁。”天宮二號空間應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師趙光恒說。

　　由于空間實驗室資源有限，不可能同時開展所有項目，應(yīng)用系統(tǒng)就需要組織各領(lǐng)域?qū)＜覍@些項目進行甄選。“為了確保天宮二號上的項目是先進的，我們進行了大量遴選，所選項目要么在科學(xué)領(lǐng)域有突破，要么在應(yīng)用領(lǐng)域有效益。”天宮二號空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師呂從民說。

　　之后，總體部要對立項通過的科學(xué)實驗進行整體規(guī)劃，對機、熱、電、信息、氣、液等多方面的平臺資源進行管理分配，再由分系統(tǒng)和承研單位對載荷進行研制。

　　為此，總體部建設(shè)了空間應(yīng)用系統(tǒng)并行設(shè)計與仿真驗證系統(tǒng)，結(jié)合最新的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以虛擬展現(xiàn)在軌環(huán)境狀況和載荷工作場景，以實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的整體任務(wù)效能最優(yōu)。天宮二號在軌運行階段，科學(xué)家還可以通過虛擬驗證系統(tǒng)沉浸在虛擬的載荷系統(tǒng)環(huán)境中，以提高任務(wù)效率和可靠性。

　　太空實驗的“大腦中樞”

　　天宮二號應(yīng)用載荷的研制工作由數(shù)十家單位承擔，總體部將應(yīng)用系統(tǒng)任務(wù)進行了科學(xué)合理的分解，設(shè)置了１７個分系統(tǒng)，分系統(tǒng)下又設(shè)子系統(tǒng)，并建立了系統(tǒng)性的管理和技術(shù)文件規(guī)范體系，從元器件的選用到研制的流程，確保所有過程都受控。

　　為了確保送入太空的實驗設(shè)備都能良好運轉(zhuǎn)，按照科學(xué)家的設(shè)想取得豐富成果，所有載荷還要通過層層測試和試驗，來驗證工程師們研制出來的是不是科學(xué)家們想要的。

　　“我們采用柔性測試的方法，使系統(tǒng)測試和軟件第三方測評具備強大的測試驗證能力，無論是諸如天地量子通信控制軟件這樣實現(xiàn)復(fù)雜控制算法的軟件，還是幾十臺高精尖實驗設(shè)備的復(fù)雜系統(tǒng)，都可以對它們進行充分測試。”系統(tǒng)測試室副主任王金波說。

　　在天宮二號在軌運行階段，空間應(yīng)用系統(tǒng)有效載荷運控中心是整個空間應(yīng)用實（試）驗的“大腦中樞”，負責統(tǒng)一指揮與調(diào)度所有有效載荷。

　　“從地到天的指令發(fā)送和從天到地的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸都將在這里實現(xiàn)。”運控中心主任郭麗麗說，“不管太空實驗多么復(fù)雜，運控中心就像在太空運營一盤巨大的電子游戲，通過應(yīng)用需求分析、時間窗口計算、資源調(diào)配等，確保各種不同類型的有效載荷有序、高效在軌開展工作。

　　引領(lǐng)中國空間科學(xué)與應(yīng)用發(fā)展

　　我國載人航天工程實施以來，空間應(yīng)用系統(tǒng)已組織研制了５００多臺套有效載荷，在神舟系列飛船以及天宮一號上成功開展了５０余項空間科學(xué)與應(yīng)用研究實（試）驗，取得了一批具有重要價值的科學(xué)與應(yīng)用成果，推動我國空間科學(xué)與應(yīng)用發(fā)展從跟蹤積累到醞釀突破，水平顯著提升，一些領(lǐng)域加快走向世界前列。

　　——對地觀測及地球環(huán)境監(jiān)測方面，神舟三號中分辨率成像光譜儀、神舟四號多模態(tài)微波遙感器、天宮一號高光譜成像儀等推動了我國相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的跨越發(fā)展。

　　——空間科學(xué)研究及空間探測方面，開展了空間細胞培養(yǎng)、蛋白質(zhì)結(jié)晶、半導(dǎo)體光電子、復(fù)合膠體晶體生長等實驗，以及宇宙伽瑪射線暴和太陽高能輻射空間天文探測試驗等，取得一批重要研究成果。

　　——空間應(yīng)用新技術(shù)方面，國內(nèi)首次實現(xiàn)從空間飛行器上在軌釋放微小衛(wèi)星，成功開展了對無源非合作目標的伴隨飛行技術(shù)試驗。

　　——空間環(huán)境預(yù)報方面，發(fā)布太陽活動、空間輻射、地磁指數(shù)、大氣參數(shù)等預(yù)報和空間環(huán)境效應(yīng)預(yù)報，為載人航天器提供了空間環(huán)境安全保障。

　　此刻，天宮二號空間實驗室已經(jīng)遨游太空，它將為我國空間科學(xué)與應(yīng)用發(fā)展帶來哪些新的驚喜，讓我們拭目以待！