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專家:天宮二號繞地球1天 相當(dāng)于傳回30部高清電影
多年以后,當(dāng)人們再次回憶起與天宮二號的最后道別,可能還會從這個看似并不起眼的動作講起。
7月16日17時16分,38歲的工程師金山端坐在北京航天城的一把轉(zhuǎn)椅上,微微抬起右手食指按下鼠標(biāo)左鍵,一條“斷電”指令就此發(fā)出,經(jīng)由北京航天飛行控制中心發(fā)送到距離地球400公里之外的太空。在那里,天宮二號“肚子”里10余件載荷、設(shè)備接到指令,陸續(xù)熄滅工作指示燈,靜待歸途。
3天后,也就是7月19日的晚上,人們迎來了天宮二號“回家”的消息。這個被稱作我國第一個真正意義的空間實驗室,再一次穿過大氣層,感受地球溫度,回到了久違的人類家園。
從這天起,坐落于北京航天城鄧莊南路9號的中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心有效載荷運(yùn)控大廳監(jiān)控大屏上的“天宮二號飛行圈數(shù)”,將定格在“16209圈”——這是天宮二號圍繞地球飛行的最終圈數(shù)。
位于大屏中間的“天宮二號器上時”,則更為精確:1036天22小時——這是天宮二號整個生命周期,也記錄著金山所在的中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心天宮二號任務(wù)團(tuán)隊千余天來的相伴,“陪了近3年的天宮二號,終于要說再見了!”
當(dāng)30歲的青春“撞上”大國第一個空間實驗室
對金山及其團(tuán)隊來說,7月16日,就稱得上天宮二號空間應(yīng)用任務(wù)使命結(jié)束的日子。這之后的3天,盡管這個重達(dá)8.6噸的“大家伙”還在太空遨游,但已不再進(jìn)行任何實驗或產(chǎn)生任何數(shù)據(jù)。
它只是繞著地球一圈又一圈,做著“降軌運(yùn)動”,直到最后一天降到70公里的高度,然后徑直“沖”向大氣層。這期間,金山他們所要做的,就是等待,等待天宮二號的歸來。
3年前,當(dāng)29歲的李軒博士畢業(yè),來到中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心擔(dān)任工程師時,也經(jīng)歷了一場等待。只不過,他那時所要等待的,是天宮二號的出發(fā)。
2016年9月15日,恰逢中秋佳節(jié),一個對中國人來說有著特殊意義的日子。剛剛參加工作的李軒,卻沒有任何加班的不適,他有的只是“激動”“興奮”。這一晚,天宮二號發(fā)射升空。
他一早就來到天宮二號有效載荷運(yùn)控大廳,觀看從前方傳回的實時畫面。隨著一聲巨響,火焰從塔架兩側(cè)噴出,長征火箭“馱”著天宮二號騰空而起!事后,中青報旗下來點科學(xué)公眾號以《今晚,你比月亮還要亮》為題報道了那一晚的情景。
1036天的太空之旅就此拉開帷幕。1個月后,天宮二號等到來自祖國的親人,航天員景海鵬、陳冬搭乘神舟十一號飛船如約而至;7個月后,我國第一艘貨運(yùn)飛船天舟一號,飛向太空和天宮二號完成了我國首次“太空加油”……
但從天宮二號升空那一刻起,來自中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心的天宮二號任務(wù)團(tuán)隊,就已無暇期待這些。
“天宮二號‘肚子’里那么多高精尖科學(xué)實驗載荷設(shè)備,上天之后還能不能用,用得怎么樣?”這才是北京航天城那棟負(fù)責(zé)空間應(yīng)用系統(tǒng)的大樓最關(guān)心的事。
金山及其所在的有效載荷運(yùn)控中心,就是這棟大樓里一個不可或缺的“大腦”。過去3年,這支平均年齡34歲的團(tuán)隊,時刻盯著幾百公里外太空的天宮二號,尤其是它攜帶入軌的科學(xué)實驗儀器、設(shè)備和裝置。
也因此,他們被稱作中國太空實驗大管家。金山具體所在的運(yùn)管組,更是其中的一線沖鋒隊,需要365天在現(xiàn)場值守,節(jié)假日也不例外。
天宮二號在天上待了3年,金山就有3個春節(jié)在這里值守。臨近春節(jié),這個老家河南的漢子,就把老人都接到北京來,陪自己的妻子過節(jié),自己則一頭扎到有效載荷運(yùn)控中心的長期管理室里,去陪天宮二號。
去年除夕,他在中心大院的空地上點了一串鞭炮,手機(jī)拍下的視頻傳到部門工作群,成了同事眼里“那一年最浪漫的事”。
1000多天過去,直到最后一天,天宮二號也未曾出現(xiàn)過重大故障。
而金山,卻從35歲變成了38歲,他說,當(dāng)下最想要的“就是休息”。李軒則從29歲變成了32歲,“從20多歲,到30多歲,盡管只過了3年,卻一下子成長了不少。”
繞地球一天相當(dāng)于傳回30部高清電影
對于天宮二號,人們的印象可能更多停留在火箭發(fā)射、交會對接、太空加油,以及航天員景海鵬、陳冬的入駐,等等。但當(dāng)這些任務(wù)一一完成,留在太空之中的天宮二號還做什么?
做實驗和試驗。
按照載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師呂從民的說法,1000多天過去,天宮二號一共在太空完成了14項物理學(xué)前沿科學(xué)、空間科學(xué)實驗、空間應(yīng)用與技術(shù)試驗,是目前我國載人航天工程歷次任務(wù)中開展應(yīng)用項目最多、最繁忙的一次任務(wù)——我國第一個真正意義上的空間實驗室的大名不虛。
走進(jìn)有效載荷運(yùn)控中心,就仿若走進(jìn)一個大型的電子游戲廳,運(yùn)控團(tuán)隊遠(yuǎn)程操作天宮二號里的科學(xué)實驗或試驗,則就像在太空運(yùn)營一盤巨大的電子游戲。
金山用了3個“像”來形容他們所扮演的角色:首先像人類的“大腦”一樣,去合理調(diào)配各個科學(xué)實驗的時間安排,確保任務(wù)合理;其次要像人類的“眼睛”一樣,密切監(jiān)視實驗裝置的健康狀況,以及實驗的進(jìn)展情況,確保載荷安全;第三個就是像人類的“胳膊”一樣,遠(yuǎn)程控制太空實驗,確保實驗效率確保載荷安全。
而這些實驗或試驗最直觀的結(jié)果,就是數(shù)據(jù)——足足有58TB的數(shù)據(jù)。
“這個數(shù)量究竟是什么概念?”中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心工程信息中心主任李盛陽不止一次地被問到這樣的問題。他所帶領(lǐng)的工程信息團(tuán)隊,正是天宮二號海量數(shù)據(jù)的收集者、守護(hù)者和推廣者。
如果換算為人們熟悉的高清電影,天宮二號在軌1000多天,就相當(dāng)于一共傳回了3萬部2G大小的高清電影,平均每天傳回30部,最多的時候,是50部。如果和天宮一號的數(shù)據(jù)量做個類比,后者所產(chǎn)生的對地觀測數(shù)據(jù)存儲量僅僅是數(shù)千部高清電影。
可別小看這些數(shù)據(jù),這些來自幾百公里外太空、數(shù)以億萬計的“0”“1”“0”“1”電子信號,穿過大氣層來到工程信息中心的計算機(jī)上,就成了科學(xué)家最為珍視的“寶貝”。
天宮二號任務(wù)團(tuán)隊中的不少成員,至今都清晰地記得這個時間:2016年9月22日18時41分,這是天宮二號科學(xué)應(yīng)用載荷正式開機(jī)的時刻。
那一晚,中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心有效載荷運(yùn)控大廳、運(yùn)控長期管理機(jī)房以及工程信息中心機(jī)房,迎來了眾多來訪者:屋子里擠滿了穿“藍(lán)大褂”的人,這些或頭發(fā)花白,或戴著高度眼鏡,或抱著實驗報表而來的人,正是天宮二號科學(xué)應(yīng)用載荷所對應(yīng)的科學(xué)家。
他們都在等待一個結(jié)果。
此時,距離天宮二號發(fā)射升空已有一周時間。天宮二號所搭載的10余件科學(xué)儀器設(shè)備開機(jī)后,究竟是否工作,能否向地球正常傳輸實驗結(jié)果等等,這些,都要靠傳回來的第一批數(shù)據(jù)“說話”。
包括金山在內(nèi)的有效載荷運(yùn)控團(tuán)隊,包括李軒在內(nèi)的工程信息團(tuán)隊,則都在現(xiàn)場嚴(yán)陣以待。
“第一軌的數(shù)據(jù)來了!”
李軒已記不清是誰喊出了這樣一句,隨后就是一陣嘈雜,四五個“腦袋”已擠在他的電腦屏幕前。有的把眼鏡往鼻梁上扶了扶,有的干脆取下來,直接肉眼上陣,緊貼屏幕查看數(shù)據(jù)情況。
“既激動,又緊張!”李軒第一次見到屬于科學(xué)家的“集體興奮”。
后來,他才知道,這些科學(xué)家已經(jīng)為此準(zhǔn)備了七八年,從最初的載荷遴選“過五關(guān)斬六將”,到后來的火箭一飛沖天,每個節(jié)點幾乎無一例外都是在忐忑和等待中度過。
如今,隨著天宮二號回到地球,國際上首臺在軌運(yùn)行冷原子鐘精度突破“3000萬年誤差小于1秒”等科研成果陸續(xù)揭曉,來自太空的實驗或試驗數(shù)據(jù)也一一轉(zhuǎn)化為人類探索征程上的一道又一道“豐碑”。
而這樣的“豐碑”,還有望繼續(xù)書寫下去。
7月19日這天過后,中國在太空歷時1000多天積累下來的海量數(shù)據(jù),就將保存在中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心一間“半個籃球場”大小的數(shù)據(jù)機(jī)房里,并時刻準(zhǔn)備著誕生下一座“豐碑”。
不能浪費(fèi)天上的每一刻也不能鎖在柜子里
“如果只是密封在計算機(jī)里,或鎖在柜子里,那將是一種極大的浪費(fèi)!”說起這些實驗或試驗數(shù)據(jù),李盛陽按捺不住激動,這些數(shù)據(jù)就是對“發(fā)展載人航天對普通百姓生活究竟有何意義”最直接的回答。
在他看來,這是一個巨大的寶庫,可用于資源環(huán)境遙感應(yīng)用、大氣遙感應(yīng)用、海洋與湖泊遙感應(yīng)用、災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、林業(yè)資源監(jiān)測,等等。
于是,當(dāng)天宮二號還在太空遨游之時,李盛陽就派出了“推銷團(tuán)隊”奔向全國各地,國家部委、高校、科研院所、企事業(yè)單位等皆是他們的目的地,為了讓更多的人知道屬于天宮二號,屬于載人航天工程的“數(shù)據(jù)力”。
李軒就是“推銷員”之一。2017年的一天,他來到西南地區(qū)一所985高校,還沒等他開口,這所高校的老師便問,“天宮上的數(shù)據(jù),能有啥用?”
在后來10多次的“推銷”經(jīng)歷中,這樣的問題成了家常便飯。
李軒也找到了一些得心應(yīng)手的答案,比如那個有關(guān)天宮一號的經(jīng)典案例——
珠江三角洲有企業(yè)偷偷排污,排污口“打”在水面之下,現(xiàn)有技術(shù)手段便很難發(fā)現(xiàn)這一問題。天宮一號卻可以,它身上攜帶的高光譜成像儀,能夠敏銳察覺1攝氏度以內(nèi)的溫度變化。相關(guān)部門于是找上門來,通過天宮一號獲取的數(shù)據(jù)對該區(qū)域進(jìn)行水溫的熱變化監(jiān)測和分析,很快便捕捉到了“隱藏”起來的排污口。
相比于天宮一號,天宮二號攜帶了更為高端的對地觀測實驗設(shè)備,將會收集海量的觀測數(shù)據(jù),其“數(shù)據(jù)力”不言自明。
當(dāng)李軒準(zhǔn)備起身離開時,他一般還會被問到:“這些數(shù)據(jù)……收費(fèi)嗎?”
的確,很少有人能理解免費(fèi)的、公益的,而且還是有用的、大有可為的東西,竟然會被主動送上門來。
“天下并沒有免費(fèi)的午餐,套用時下流行的話說,只是有人為你負(fù)重前行”,李盛陽說,“國家花了那么多錢,打造載人航天這樣一個技術(shù)先進(jìn)、讓人自豪的大工程,我們有責(zé)任有義務(wù)去推廣這個數(shù)據(jù)!”
當(dāng)天宮二號繞著地球轉(zhuǎn)了一圈又一圈,地球上包括李軒在內(nèi)的3位85后,則拿著這一軌又一軌新鮮出爐的太空數(shù)據(jù),奔向國內(nèi)任何一個可能被敲開的應(yīng)用大門。
截至目前,工程信息團(tuán)隊已將15家部委、17家研究所、36家高校發(fā)展成他們的“公益客戶”,這些單位已使用天宮二號數(shù)據(jù)在海洋與海岸帶監(jiān)測、湖泊監(jiān)測、農(nóng)作物分布提取、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、土地利用和大氣環(huán)境探測等領(lǐng)域開展應(yīng)用研究。
“沒有考慮過值不值,說大點,是使命感,說小點,是成就感。”李軒告訴記者,看著那一個個來自太空的數(shù)據(jù)應(yīng)用到各個領(lǐng)域,就仿佛自己也在這個領(lǐng)域做了些許的貢獻(xiàn)。
設(shè)想了無數(shù)種“告別”最后還是選擇了這種方式
金山曾設(shè)想過無數(shù)種方式,來和天宮二號“告別”。在接受中國青年報·中國青年網(wǎng)記者專訪時,說起這些他突然楞了一下,“還是會傷感,畢竟,從這一天起,大屏幕上的時間就永遠(yuǎn)定格在那里了。”
在團(tuán)隊工作群里,30歲的工程師張健敲出一行字:強(qiáng)烈要求陪天二(指天宮二號,記者注)走完最后一場,安排一天值守!”
隨后,團(tuán)隊成員紛紛接龍“+1”,爭著搶著要在最后一個月值班,“我們都愿意陪天宮二號走完最后一程!”
團(tuán)隊里的年輕人開始商量著,在最后一天做點什么。這些計算機(jī)應(yīng)用、通信、自動化等專業(yè)出身的理工生,在天宮二號“謝幕”之際,琢磨著一個平時很少考慮的詞:儀式感。
“至少來一張合影!”張建說完,大家噗呲一笑,收到一句善意的譏諷,“能不能來點有創(chuàng)意的!”
30歲的工程師劉云飛,則真的要和自己參與研發(fā)的空間實驗室地面數(shù)據(jù)處理與服務(wù)系統(tǒng)來一張合影。正是這臺設(shè)備,讓來自天宮二號的電子信號、實驗數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)化成科學(xué)家、政府官員能看明白的圖片或視頻。
他說:“這很有意義”。
事實上,在過去1000多天里,這支平均年齡不過30來歲的中國科學(xué)院空間應(yīng)用團(tuán)隊,曾不止一次地經(jīng)歷過“生死離別”:2017年9月22日18時左右,天舟一號在完成空間實驗室階段任務(wù)及后續(xù)拓展試驗后,受控離軌再入大氣層;2018年4月2日8時15分左右,天宮一號再入大氣層,落區(qū)位于南太平洋中部區(qū)域。
只不過如今迎來的,是陪伴他們時日最久的天宮二號。
最后,金山向北京航天飛行控制中心申請了視頻直播信號,通過這條信號,他們在中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心有效載荷運(yùn)控大廳就能看到天宮二號“回家”的整個過程。
張建說自己舉雙手同意,“看看這個過程,可能就是最完美的‘告別’!”他說,3年前,天宮二號發(fā)射時,團(tuán)隊里幾乎所有人就都在大廳里看著它出發(fā),如今,在同樣的地方,看著它回來,有始有終,這樣最好。
“天宮二號也‘回來’了,我們能不能休息一陣?”團(tuán)隊里不知誰提了一句,金山很快答道:“休息?空間站還等著呢……”
按照他的說法,天宮一號的地面運(yùn)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收、處理速率是每秒鐘100兆,天宮二號的是每秒180兆,而未來空間站的處理需求將是秒1.1Gbps——五六倍的跨越,極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。而這,只是空間應(yīng)用系統(tǒng)支撐空間站建設(shè)的一小部分,十多個系統(tǒng)亟待研發(fā)搭建。
按照規(guī)劃,我國將于2020年也就是明年發(fā)射空間站核心艙,由此拉開屬于中國空間站的建設(shè)大幕。而它停留太空的時間,將不再以“天”來計。
那將是3年、5年、10年,甚至更久。
中國青年報·中國青年網(wǎng)記者 邱晨輝 來源:中國青年報
編輯:周佳佳
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