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專家:天宮二號繞地球1天 相當于傳回30部高清電影
2019年07月22日 09:05 來源:中國青年報

  專家:天宮二號繞地球1天 相當于傳回30部高清電影

  別了,天宮二號 ——寫在我國第一個空間實驗室第1036個夜晚

  多年以后,當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椅上,微微抬起右手食指按下鼠標左鍵,一條“斷電”指令就此發出,經由北京航天飛行控制中心發送到距離地球400公里之外的太空。在那里,天宮二號“肚子”里10余件載荷、設備接到指令,陸續熄滅工作指示燈,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號的中國科學院空間應用工程與技術中心有效載荷運控大廳監控大屏上的“天宮二號飛行圈數”,將定格在“16209圈”——這是天宮二號圍繞地球飛行的最終圈數。

  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院空間應用工程與技術中心天宮二號任務團隊千余天來的相伴,“陪了近3年的天宮二號,終于要說再見了!”

  當30歲的青春“撞上”大國第一個空間實驗室

  對金山及其團隊來說,7月16日,就稱得上天宮二號空間應用任務使命結束的日子。這之后的3天,盡管這個重達8.6噸的“大家伙”還在太空遨游,但已不再進行任何實驗或產生任何數據。

  它只是繞著地球一圈又一圈,做著“降軌運動”,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29歲的李軒博士畢業,來到中國科學院空間應用工程與技術中心擔任工程師時,也經歷了一場等待。只不過,他那時所要等待的,是天宮二號的出發。

  2016年9月15日,恰逢中秋佳節,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,天宮二號發射升空。

  他一早就來到天宮二號有效載荷運控大廳,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,來自中國科學院空間應用工程與技術中心的天宮二號任務團隊,就已無暇期待這些。

  “天宮二號‘肚子’里那么多高精尖科學實驗載荷設備,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責空間應用系統的大樓最關心的事。

  金山及其所在的有效載荷運控中心,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實驗儀器、設備和裝置。

  也因此,他們被稱作中國太空實驗大管家。金山具體所在的運管組,更是其中的一線沖鋒隊,需要365天在現場值守,節假日也不例外。

  天宮二號在天上待了3年,金山就有3個春節在這里值守。臨近春節,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,自己則一頭扎到有效載荷運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過重大故障。

  而金山,卻從35歲變成了38歲,他說,當下最想要的“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。但當這些任務一一完成,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用系統副總設計師呂從民的說法,1000多天過去,天宮二號一共在太空完成了14項物理學前沿科學、空間科學實驗、空間應用與技術試驗,是目前我國載人航天工程歷次任務中開展應用項目最多、最繁忙的一次任務——我國第一個真正意義上的空間實驗室的大名不虛。

  走進有效載荷運控中心,就仿若走進一個大型的電子游戲廳,運控團隊遠程操作天宮二號里的科學實驗或試驗,則就像在太空運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,去合理調配各個科學實驗的時間安排,確保任務合理;其次要像人類的“眼睛”一樣,密切監視實驗裝置的健康狀況,以及實驗的進展情況,確保載荷安全;第三個就是像人類的“胳膊”一樣,遠程控制太空實驗,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果,就是數據——足足有58TB的數據。

  “這個數量究竟是什么概念?”中國科學院空間應用工程與技術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。他所帶領的工程信息團隊,正是天宮二號海量數據的收集者、守護者和推廣者。

  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據量做個類比,后者所產生的對地觀測數據存儲量僅僅是數千部高清電影。

  可別小看這些數據,這些來自幾百公里外太空、數以億萬計的“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上,就成了科學家最為珍視的“寶貝”。

  天宮二號任務團隊中的不少成員,至今都清晰地記得這個時間:2016年9月22日18時41分,這是天宮二號科學應用載荷正式開機的時刻。

  那一晚,中國科學院空間應用工程與技術中心有效載荷運控大廳、運控長期管理機房以及工程信息中心機房,迎來了眾多來訪者:屋子里擠滿了穿“藍大褂”的人,這些或頭發花白,或戴著高度眼鏡,或抱著實驗報表而來的人,正是天宮二號科學應用載荷所對應的科學家。

  他們都在等待一個結果。

  此時,距離天宮二號發射升空已有一周時間。天宮二號所搭載的10余件科學儀器設備開機后,究竟是否工作,能否向地球正常傳輸實驗結果等等,這些,都要靠傳回來的第一批數據“說話”。

  包括金山在內的有效載荷運控團隊,包括李軒在內的工程信息團隊,則都在現場嚴陣以待。

  “第一軌的數據來了!”

  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,緊貼屏幕查看數據情況。

  “既激動,又緊張!”李軒第一次見到屬于科學家的“集體興奮”。

  后來,他才知道,這些科學家已經為此準備了七八年,從最初的載荷遴選“過五關斬六將”,到后來的火箭一飛沖天,每個節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”等科研成果陸續揭曉,來自太空的實驗或試驗數據也一一轉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據,就將保存在中科院空間應用工程與技術中心一間“半個籃球場”大小的數據機房里,并時刻準備著誕生下一座“豐碑”。

  不能浪費天上的每一刻也不能鎖在柜子里

  “如果只是密封在計算機里,或鎖在柜子里,那將是一種極大的浪費!”說起這些實驗或試驗數據,李盛陽按捺不住激動,這些數據就是對“發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,可用于資源環境遙感應用、大氣遙感應用、海洋與湖泊遙感應用、災害監測、農業監測、林業資源監測,等等。

  于是,當天宮二號還在太空遨游之時,李盛陽就派出了“推銷團隊”奔向全國各地,國家部委、高校、科研院所、企事業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“數據力”。

  李軒就是“推銷員”之一。2017年的一天,他來到西南地區一所985高校,還沒等他開口,這所高校的老師便問,“天宮上的數據,能有啥用?”

  在后來10多次的“推銷”經歷中,這樣的問題成了家常便飯。

  李軒也找到了一些得心應手的答案,比如那個有關天宮一號的經典案例——

  珠江三角洲有企業偷偷排污,排污口“打”在水面之下,現有技術手段便很難發現這一問題。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攝氏度以內的溫度變化。相關部門于是找上門來,通過天宮一號獲取的數據對該區域進行水溫的熱變化監測和分析,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備,將會收集海量的觀測數據,其“數據力”不言自明。

  當李軒準備起身離開時,他一般還會被問到:“這些數據……收費嗎?”

  的確,很少有人能理解免費的、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。

  “天下并沒有免費的午餐,套用時下流行的話說,只是有人為你負重前行”,李盛陽說,“國家花了那么多錢,打造載人航天這樣一個技術先進、讓人自豪的大工程,我們有責任有義務去推廣這個數據!”

  當天宮二號繞著地球轉了一圈又一圈,地球上包括李軒在內的3位85后,則拿著這一軌又一軌新鮮出爐的太空數據,奔向國內任何一個可能被敲開的應用大門。

  截至目前,工程信息團隊已將15家部委、17家研究所、36家高校發展成他們的“公益客戶”,這些單位已使用天宮二號數據在海洋與海岸帶監測、湖泊監測、農作物分布提取、生態環境監測、土地利用和大氣環境探測等領域開展應用研究。

  “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據應用到各個領域,就仿佛自己也在這個領域做了些許的貢獻。

  設想了無數種“告別”最后還是選擇了這種方式

  金山曾設想過無數種方式,來和天宮二號“告別”。在接受中國青年報·中國青年網記者專訪時,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定格在那里了。”

  在團隊工作群里,30歲的工程師張健敲出一行字:強烈要求陪天二(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。這些計算機應用、通信、自動化等專業出身的理工生,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,“能不能來點有創意的!”

  30歲的工程師劉云飛,則真的要和自己參與研發的空間實驗室地面數據處理與服務系統來一張合影。正是這臺設備,讓來自天宮二號的電子信號、實驗數據,轉化成科學家、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來歲的中國科學院空間應用團隊,曾不止一次地經歷過“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及后續拓展試驗后,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,落區位于南太平洋中部區域。

  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,他們在中國科學院空間應用工程與技術中心有效載荷運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,天宮二號發射時,團隊里幾乎所有人就都在大廳里看著它出發,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,天宮一號的地面運控系統數據接收、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,極大的技術挑戰。而這,只是空間應用系統支撐空間站建設的一小部分,十多個系統亟待研發搭建。

  按照規劃,我國將于2020年也就是明年發射空間站核心艙,由此拉開屬于中國空間站的建設大幕。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·中國青年網記者 邱晨輝 來源:中國青年報

編輯:孫婷婷

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