2024年1月17日22時27分，天舟七號貨運飛船發(fā)射成功、奔赴蒼穹，將為中國空間站帶去生活和工作物資，為空間站應(yīng)用與發(fā)展階段運營提供全方位保障。
在天舟七號的發(fā)射階段，火箭發(fā)動機產(chǎn)生巨大的、高頻率的聲音會對航天器結(jié)構(gòu)、單機產(chǎn)生破壞。為了確保天舟七號能經(jīng)受這樣的考驗、保證發(fā)射任務(wù)圓滿成功，在地面用聲試驗來模擬發(fā)射的噪聲，對貨運飛船進行考核，它的“考場”是由航天科技集團五院打造的混響室——一間聲音均勻分布的密閉“音樂廳”，“考卷”則是由聲試驗控制系統(tǒng)——一位優(yōu)秀的“指揮家”，指揮聲調(diào)各異的喇叭組成的“合唱團”，唱出火箭發(fā)動機的“奏鳴曲”。值得一提的是，天舟七號聲試驗是五院總裝與環(huán)境工程部自主研制的最新一代聲試驗控制系統(tǒng)在載人航天任務(wù)中的“首秀”，這位“指揮家”展現(xiàn)出了精準的“指揮”藝術(shù)。
然而，培養(yǎng)一位優(yōu)秀的“指揮家”并非易事，聲試驗控制系統(tǒng)經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展，如今已升級到第三代，性能達到了國際先進水平。這從無到有、從有到優(yōu)的時代性跨越，離不開一代代航天人的薪火相傳、接續(xù)奮斗。
第一代聲試驗控制系統(tǒng)伴隨著我國東方紅系列衛(wèi)星的研制艱難起步，在神舟飛船試驗中嶄露頭角。 早期聲試驗的控制是開環(huán)的，即發(fā)出去的聲音只能根據(jù)技術(shù)人員經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)，沒有辦法通過量化的測量結(jié)果進行控制。準備一次試驗要經(jīng)過很長時間的調(diào)試摸索，效率低，控制效果也不夠精細。 五院的技術(shù)人員大膽提出自己開發(fā)自動聲試驗控制系統(tǒng)：聲試驗理論基礎(chǔ)不夠，就一起學(xué)習(xí)課本；控制算法不清，就一起推導(dǎo)公式；硬件性能受限，就一起尋求軟件優(yōu)化…… 1994年，技術(shù)團隊在突破了多項關(guān)鍵技術(shù)后，終于開發(fā)出了第一套聲試驗控制系統(tǒng)，奏響了航天器自動控制聲試驗樂章的序曲，實現(xiàn)了航天器聲試驗聲場從手動控制到自動控制的突破。團隊再接再厲，又攻克了一系列技術(shù)難題，“指揮家”由指揮單名樂手到指揮一個樂團，實現(xiàn)多個喇叭的協(xié)奏共鳴，完成了對神舟一號飛船的聲試驗考核，成功為神舟飛船飛翔寰宇保駕護航。 進入新世紀，國際上航天器聲試驗推出新的更為精細化控制的試驗標準，需要技藝更高的樂手演奏出更加復(fù)雜的樂章，第一代“指揮家”逐漸力不從心。五院的技術(shù)人員面對未來任務(wù)需求，主動作為，推動聲試驗控制系統(tǒng)升級換代。充分吸納當時最前沿的計算機和測控相關(guān)技術(shù)，重新編寫核心代碼和圖形人機交互界面，大幅提升了控制精度，成功研發(fā)出第二代聲試驗控制系統(tǒng)，使樂曲聲調(diào)變化更加絲滑，在新世紀守住了國際先進的地位。 2002年3月，第二代控制系統(tǒng)首次啟用，順利完成了衛(wèi)星太陽翼的聲試驗。第二年，在神舟五號載人飛船的聲試驗“大考”中，該控制系統(tǒng)也表現(xiàn)優(yōu)異，為我國首次載人航天飛行任務(wù)的圓滿成功作出了卓越貢獻。這套系統(tǒng)還成功應(yīng)用于國內(nèi)航天器聲試驗設(shè)備。 第二代控制系統(tǒng)是聲控制系統(tǒng)發(fā)展的重要成果。20年間，神舟系列飛船、天宮實驗室、天舟系列貨運飛船、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星等都是在“指揮家”的指揮下完成的聲試驗，這套系統(tǒng)伴隨著中國航天一直奮斗到2023年夏天，終于迎來了優(yōu)秀的繼任者。 隨著航天器產(chǎn)品任務(wù)的不斷發(fā)展，聲控制精度要求越來越高，試驗難度日漸增大，特別是天舟貨運飛船體積大、表面覆蓋吸聲材料，極大影響聲場均勻性，這給“指揮家”提出新的挑戰(zhàn)。之前天舟聲試驗需要進行多次彩排來尋找最優(yōu)演奏策略，效率受到制約。為了突破試驗瓶頸，迫切需要“指揮家”再度升級。 五院研制團隊著眼實際需求，把多年在聲試驗領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗充分運用，原創(chuàng)性地提出了一系列技術(shù)，系統(tǒng)控制精度與國外設(shè)備能力相當，頻率分析范圍擴大一倍。 經(jīng)過近三年的不懈努力，第三代聲試驗控制系統(tǒng)終于調(diào)試成功，并在多個混響室中控制良好。在經(jīng)過多個大部件、整星試驗任務(wù)后，該系統(tǒng)在2023年的天舟七號貨運飛船聲試驗任務(wù)中正式“亮相”，以其精準的聲控制滿足了試驗大綱要求，試驗取得圓滿成功。 ▲ 2023年，天舟七號聲試驗現(xiàn)場 第三代聲試驗控制系統(tǒng)的研制也是市場化的生動實踐，開發(fā)初期就以市場化的標準開發(fā)，硬件的配置、外觀的工業(yè)設(shè)計、軟件界面的工業(yè)化風(fēng)格等，都是按照市場上的商用系統(tǒng)進行開發(fā)。該系統(tǒng)也于短時間內(nèi)就實現(xiàn)了產(chǎn)品的市場化推廣應(yīng)用。
