我國(guó)成功發(fā)射的“神舟”號(hào)飛船基本上都是在相對(duì)較為寒冷的季節(jié)發(fā)射升空的。
“神舟”號(hào)飛船為何選在冬季發(fā)射？原來(lái)，航天發(fā)射是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，飛船上天后，要由我國(guó)的航天測(cè)控網(wǎng)對(duì)飛船實(shí)施測(cè)控管理和回收。這個(gè)測(cè)控網(wǎng)由多個(gè)國(guó)內(nèi)測(cè)控站、國(guó)外測(cè)控站和我國(guó)的四艘“遠(yuǎn)望”號(hào)遠(yuǎn)洋航天測(cè)量船組成。在對(duì)飛船實(shí)施測(cè)控的過程中，遠(yuǎn)望一號(hào)、二號(hào)、四號(hào)和三號(hào)遠(yuǎn)洋航天測(cè)量船同時(shí)分布在太平洋、印度洋和大西洋的指定海域，除了遠(yuǎn)望一號(hào)，其它三艘測(cè)量船的任務(wù)海域都在緯度相對(duì)較高的南半球，那里的海況在南半球的春夏季節(jié)要好一些，秋冬季節(jié)則極為惡劣，尤其是在冬季，不要說在海上執(zhí)行航天測(cè)控任務(wù)，就是正常航行都難保安全。為此，“神舟”號(hào)飛船的發(fā)射要盡量避免安排在南半球的冬季。 飛船著陸場(chǎng)為何選在內(nèi)蒙古中部？ 根據(jù)飛船運(yùn)行軌道特點(diǎn)，著陸場(chǎng)必須具備4個(gè)條件：一是飛船將從這個(gè)地區(qū)上空多圈次通過；二是場(chǎng)地要開闊；三是地勢(shì)要平緩，地表要足夠堅(jiān)硬；四是天氣狀況要好。內(nèi)蒙古中部地區(qū)屬沙質(zhì)草地，地勢(shì)平坦開闊，區(qū)內(nèi)沒有大河，為中溫帶大陸氣候，全年干燥，少雨多風(fēng)，能見度高。當(dāng)?shù)厝藷熛∩�，平均每平方公里不超過10人。因此，“神舟”飛船的主著陸場(chǎng)選在了內(nèi)蒙古草原上。 飛船上天，為什么要進(jìn)行海上測(cè)控？ 對(duì)于上天的飛船來(lái)說，浩瀚的大海和它有什么聯(lián)系？為什么要不遠(yuǎn)萬(wàn)里、耗費(fèi)巨資同時(shí)前往三大洋進(jìn)行海上測(cè)控？海上測(cè)控與陸上測(cè)控有什么不同？海上測(cè)控對(duì)飛船的運(yùn)行有何重要作用？ 神舟5號(hào)載人飛船發(fā)射、運(yùn)行和返回過程中，陸地和海上共有多少個(gè)測(cè)控點(diǎn)？分布在什么地方？ 在整個(gè)飛行試驗(yàn)過程中，共有近20個(gè)測(cè)控點(diǎn)。其中，4艘“遠(yuǎn)望號(hào)”航天測(cè)量船分別位于三大洋上，“遠(yuǎn)望一號(hào)”在日本海，“遠(yuǎn)望二號(hào)”在南太平洋上，“遠(yuǎn)望三號(hào)”在南大西洋上，“遠(yuǎn)望四號(hào)”在印度洋上。國(guó)內(nèi)則有10余個(gè)各種測(cè)控站，分布在新疆、甘肅、內(nèi)蒙、陜西、山東、福建等各地。 為何在三大洋上同時(shí)測(cè)控？ 世界上第一枚近程運(yùn)載火箭發(fā)射時(shí)，其射程僅為幾百公里，一部雷達(dá)就可完成對(duì)它的全程跟蹤測(cè)量。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭及衛(wèi)星相繼問世，它們飛行時(shí)間長(zhǎng)、航程遠(yuǎn)。我們知道，地球是一個(gè)赤道半直徑約為6378公里的橢球體，一個(gè)離地球300公里的航天器，繞地球飛行一圈的航程為4萬(wàn)多公里，而由于受到地球曲率的影響，地面上一個(gè)測(cè)控站一次僅能跟蹤4000多公里的航程。我國(guó)國(guó)土面積有限，本土測(cè)控站已經(jīng)不能滿足對(duì)這些航天器跟蹤測(cè)量的需要，尤其是在遠(yuǎn)地點(diǎn)對(duì)航天器進(jìn)行控制時(shí)，航天器往往處在地球的另一面，這就需要建立國(guó)土以外的測(cè)控站。地球表面約70%的面積為海洋，在陸地建站，除同步定點(diǎn)衛(wèi)星以外只能跟蹤航天器航程的一小部份。為滿足對(duì)航天器跟蹤、測(cè)控的需要，綜合考慮上述因素和政治因素，人們自然想到了在海洋上對(duì)航天器進(jìn)行跟蹤測(cè)量，航天測(cè)量船就應(yīng)運(yùn)而生。 這里所說的測(cè)控是航天器測(cè)量、控制與通信的簡(jiǎn)稱，有時(shí)也簡(jiǎn)稱為測(cè)控通信。測(cè)量包括外測(cè)和遙測(cè)，我們通過外測(cè)來(lái)確定航天器的空間位置，通過遙測(cè)來(lái)了解航天器的內(nèi)部工作狀態(tài)；遙控是指航天測(cè)量船或地面測(cè)控站對(duì)航天器的控制，通過向航天器發(fā)送各種遙控指令和注入數(shù)據(jù)來(lái)控制航天器的飛行和返回；通信是特指地面與航天員的雙向話音通信和飛船電視圖象的接收。
“遠(yuǎn)望號(hào)”航天測(cè)量船作為我國(guó)的海上活動(dòng)測(cè)控站，它具有綜合測(cè)控能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性高、自主性好、使用靈活的特點(diǎn)。根據(jù)“神舟5號(hào)”飛船關(guān)鍵弧段的測(cè)控要求和測(cè)控通信覆蓋的要求機(jī)動(dòng)地在三大洋布陣，能夠發(fā)揮其最大的使用效益。 遠(yuǎn)洋測(cè)量船的使命？ 在“神舟5號(hào)”飛行任務(wù)中測(cè)量船承擔(dān)的任務(wù)有哪些？ 在“神舟5號(hào)”飛行過程中，4艘遠(yuǎn)洋測(cè)量船均對(duì)飛船進(jìn)行跟蹤測(cè)軌、遙測(cè)、遙控、天地話音通信、接收飛船電視圖象等任務(wù)，其測(cè)控通信時(shí)間占整個(gè)運(yùn)行段的50%以上。
“遠(yuǎn)望一號(hào)”船承擔(dān)了飛船入軌后軌道測(cè)量、遙測(cè)監(jiān)視飛船狀態(tài)、太陽(yáng)能帆板展開控制等重要任務(wù)；遠(yuǎn)望二號(hào)船承擔(dān)飛船入軌后數(shù)據(jù)注入和變軌控制等重要任務(wù)；遠(yuǎn)望三號(hào)船承擔(dān)了飛船返回調(diào)姿與制動(dòng)控制等關(guān)鍵控制任務(wù)；遠(yuǎn)望四號(hào)船用于彌補(bǔ)測(cè)控盲圈。 為什么除了“遠(yuǎn)望一號(hào)”布在北半球外，其他3艘測(cè)量船都布在南半球？ “神舟5號(hào)”飛船在太空運(yùn)行的軌道并不象同步地球衛(wèi)星那樣是在赤道上空，它的軌道面和地球的赤道面之間有一個(gè)夾角，這個(gè)夾角叫作軌道傾角�！吧裰�5號(hào)”飛船的軌道傾角為43度左右，這就是說，飛船在環(huán)繞地球飛行時(shí)，是在南北緯40多度之間的上空運(yùn)行。要對(duì)飛船進(jìn)行測(cè)控，就必須能夠觀測(cè)到飛船，如果測(cè)控站點(diǎn)全部在北半球，南半球就相應(yīng)成為盲區(qū)。
我國(guó)的陸上測(cè)控站全部分布在北半球，要完成飛船在南半球的跟蹤測(cè)控任務(wù)，除了在南半球建立陸上測(cè)控站，剩下來(lái)的唯一選擇就是讓“遠(yuǎn)望號(hào)”航天測(cè)量船在南半球的指定海域執(zhí)行飛船的測(cè)控任務(wù)。
更重要的是，“神舟5號(hào)”飛船飛行軌道的一些需要地面監(jiān)視和控制的特征點(diǎn)，如變軌點(diǎn)和返回制動(dòng)點(diǎn)都在南半球，所以有三艘測(cè)量船布在南半球。 我國(guó)的4艘航天測(cè)量船是否能夠?qū)崿F(xiàn)在飛船運(yùn)行過程中每圈都有跟蹤測(cè)控？ 基本上能夠?qū)崿F(xiàn)每圈都有跟蹤測(cè)控。“神舟5號(hào)”載人飛船一天繞地球飛行約14圈，除有一圈外其余每圈都有一至兩艘船對(duì)其進(jìn)行跟蹤、測(cè)控和通信：“遠(yuǎn)望一號(hào)”船是3圈，“遠(yuǎn)望二號(hào)”船是6圈，“遠(yuǎn)望四號(hào)”船也是6圈，我們所在的“遠(yuǎn)望三號(hào)”船是3圈。它們和陸上測(cè)控站一起，實(shí)現(xiàn)了對(duì)神舟5號(hào)飛船每圈有1到5個(gè)測(cè)控通信弧段、關(guān)鍵弧段連續(xù)測(cè)控的需求，使“神舟5號(hào)”飛船按預(yù)定的計(jì)劃順利地完成飛行任務(wù)。 海上測(cè)控和陸上測(cè)控相比有哪些主要區(qū)別？ 與陸上測(cè)控站相比，航天測(cè)量船突出的特點(diǎn)有三：
一是可以在動(dòng)態(tài)條件下對(duì)飛船進(jìn)行測(cè)控和通信，即在動(dòng)中測(cè)、動(dòng)中控、動(dòng)中通，這里所說的動(dòng)包括測(cè)量點(diǎn)在船舶前進(jìn)方向上的運(yùn)動(dòng)與升沉運(yùn)動(dòng)、甲板平面在三個(gè)方向上的搖擺運(yùn)動(dòng)：縱搖、橫搖和艏搖（沿船舶航向上的左右搖擺）。因此，航天測(cè)量船增加了船位、船搖和船體變形精確測(cè)量設(shè)備；船載設(shè)備在捕獲、跟蹤目標(biāo)時(shí)要克服船搖的影響；在數(shù)據(jù)處理中，也附加了大量的船搖與船體變形數(shù)據(jù)的濾波、預(yù)報(bào)及其修正。
二是航天測(cè)量船的許多大型測(cè)控通信天線密集在上甲板上，電磁環(huán)境復(fù)雜，天線視角受到許多限制。電磁環(huán)境的復(fù)雜性要求在航天測(cè)量船的船舶設(shè)計(jì)與建造、測(cè)控通信設(shè)備的總體設(shè)計(jì)與研制中，要很好地處理好電磁兼容問題。在航天測(cè)量船執(zhí)行試驗(yàn)任務(wù)中，需要通過測(cè)量工況設(shè)計(jì)來(lái)解決天線視角受限的問題。
三是測(cè)量船長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)航到三大洋預(yù)定海域執(zhí)行任務(wù)，天氣海況復(fù)雜，測(cè)控通信設(shè)備的工作環(huán)境惡劣，完成任務(wù)的安全性和設(shè)備可靠性要求高，工程技術(shù)人員的業(yè)務(wù)技術(shù)要過硬。 飛船如何變軌？ “神舟號(hào)”飛船為什么要進(jìn)行變軌和軌道維持？如何進(jìn)行？ 神舟號(hào)飛船變軌的目的主要是使飛船進(jìn)入圓型化的運(yùn)行軌道飛行，這條運(yùn)行軌道具有一定的回歸特性，例如通過遠(yuǎn)望三號(hào)船進(jìn)行返回控制，每天都可以使飛船返回到國(guó)內(nèi)的主著陸場(chǎng)或副著陸場(chǎng)。軌道維持的目的主要是抵消由于大氣攝動(dòng)等因素造成的軌道下降，使飛船的飛行軌道維持在預(yù)定的高度。這次神舟5號(hào)飛船由于預(yù)定飛行時(shí)間為一天，所以不進(jìn)行軌道維持。
“神舟號(hào)”飛船的變軌和軌道維持是通過它自己配置的大、小發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行的。在變軌或軌道維持前，通過測(cè)量船或地面測(cè)控站把點(diǎn)火工作的發(fā)動(dòng)機(jī)組合、點(diǎn)火時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間發(fā)送給飛船，使飛船按設(shè)定的程序工作。 如果大量操作都可以通過地面進(jìn)行遙控的話，那么“神舟5號(hào)”的航天員在操控飛船方面起到什么作用？ “神舟5號(hào)”飛船具有航天員手動(dòng)操控飛船的功能。在地面的指揮和支持下，航天員手控可以處理一些飛行故障，為飛船自主飛行的關(guān)鍵程控事件起到備份的作用。例如，必要時(shí)可以由航天員操縱控制鍵盤，啟動(dòng)返回艙與軌道艙分離等動(dòng)作。
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