编者按:
一套关键设备出现技术缺陷,如何凭借自主改造突破精度瓶颈?面对国内尚属空白的光学仿真技术,又如何从理论探索走向工程实践?
本期“我身边的仿真故事”专栏,我们走进北京仿真中心科研工作者千江月跨越三十载的航天仿真故事。从攻克三轴转台难题到推动光学仿真实验室和大型设备建设,一代航天仿真人以敢于突破、久久为功的坚守,不断拓展技术边界。让我们一同回望这段历程,感受矢志创新的初心与力量。
01仿真启航 青春集结
仿真技术是在20世纪中期以控制论、相似原理和计算机技术为基础,通过系统模型对系统进行实验研究的一门新兴技术,具有安全、经济、可控、无破坏性、可多次重复等优点,是支撑航天器研制的重要手段。党的十一届三中全会后,航天领域对新型试验手段提出了迫切需求,我国的仿真事业迎来了发展机遇。

九十年代初,我大学毕业来到北京仿真中心,当时北京仿真中心正在紧张建设中,仿真实验楼拔地而起,实验设备正在紧张调试中。
我进入仿真中心后,与一群年龄相仿的青年们组建了试验队,承担半实物仿真实验室的调试和验收。为了使设备如期调试完毕,完成仿真工程国家竣工验收,我们日夜奋战。
02攻克转台 完成验收
当设备刚刚就位时,我们突然发现重要设备——三轴转台存在技术缺陷,转台的内环控制精度不足,导致高速旋转的转台不能实时修正误差,其后果直接影响试验结果的精度,严重时则导致试验无法进行下去,设备调试无法进行下去。
我们年轻的仿真试验队没有被困难吓倒,试验队的小陶队长和小黄、小郭等同志大胆地提出了改进方案:自行加装光电传感器和过零装置,用这些装置输出的信号作为反馈信号,引入控制系统,用以修正转台的内环误差。这一大胆方案立即引起了争议,不仅对方案的可行性和实用性存在疑义,而且对于在关键设备上进行改装的风险性的评估也存在不同看法。
小陶队长带着我们凭着“初生牛犊不怕虎”的闯劲,据理力争,说服了其它同志。关键时刻,航天老前辈给了我们信任和支持,改造得以顺利开展。小陶负责调试软件,小黄负责转台机械结构,小郭负责控制系统,我跟着调试光电传感器,奋战了一个月,终于解决了转台的内环控制。
对转台的成功改造极大地鼓舞了试验队的斗志,在此基础上很快突破了全系统的联调,完成了半实物仿真演示验证试验,这标志着这套半实物仿真系统的调试成功。当笔录仪在热敏纸上沙沙地记录下试验曲线时,那些弯弯曲曲的线条在试验队同志们的眼中胜过最美妙的图画。
1993年北京仿真中心通过国家竣工验收。
03理论先行 开拓新域
进入新世纪后,仿真技术迎来了又一次大发展的机会。为推动我国仿真技术的持续发展,北京仿真中心开启了全新的光学仿真实验室的创新与建设。当时的此项光学仿真技术在国内尚属空白,我作为项目负责人有幸参加了这项创新工作,从此与大型仿真试验设备结缘。
人到中年,闯入了全新的领域,面对技术空白,我一开始很茫然,不知道从何处入手,航天老前辈语重心长地告诉我:技术创新必须理论先行。
我一头扎进了理论物理和光学的书堆里面,不停地翻阅了设计手册,经过几个月夜以继日的钻研,初步建立了仿真设备最关键的冷背景和杂散光模型,与团队一起不断研讨、修改和优化最终确定的理论计算模型。当几经修改、迭代的模型终于在仿真机上欢快跑了起来,输出的三维光能量分布彩图犹如一座座的五彩缤纷的环形山,颜色表征了不同温度,高度代表了能量密度,与我们提出的假设完美匹配,团队不由自主地欢呼起来了。
04十年磨剑 闯关筑梦
大型仿真试验设备从最初的论证、调研到研制成功,走过了9个年头,在这9年的不懈坚持中,全新的实验楼破土而出,光学试验大厅傲然耸立,大型仿真设备从无到有。
“行百里者,半九十。”考验还在后面。后续的光学试验系统组成复杂,试验运行时间长,难度极大,也没有经验可以借鉴。面对挑战,我唯有全神贯注地分析了一个又一个的环节,力图把风险降到最低,然后带领团队厘清思路,闯过了低温试验、传感器调试、红外源研制、高精度光阑研制等一道道难关。
大型仿真设备的试验需要24小时不间断运行,试验队分为白班和夜班两部分,将计划细化到每天、每个小时,争分夺秒。我带头值守夜班,深夜巡查线路与系统,杜绝跑冒滴漏,那段时间我们团队几乎吃住都在试验现场。十年磨一剑,风险面前,团队上下憋着一股劲,咬紧牙关,互相鼓励,人人斗志昂扬,熬过了一个又一个不眠之夜,试验终于取得了圆满的结果。
每当我走进新落成的新型光学仿真大厅,看到那银光闪闪大型设备,听着那独特的轰鸣声,总是从心底涌起由衷的自豪感。
05卅载回望 创新不止

今年是航天事业创立70周年,七秩征程,“东方红”响彻寰宇,“神舟”圆梦千年,“北斗”星耀八方,“嫦娥”九天揽月,“天河”筑梦太空……这些举世瞩目的成绩是一代又一代航天人筚路蓝缕、前赴后继、拼搏奋进的取得的。如今距离我入职航天企业,已经过去了30年,往日的情景依然历历在目,不禁感慨时光容易把人抛,却在不经意间给我们留下了:
一种美丽摄人心魄,
一种教诲谆谆难忘,
一种情谊温暖如春,
一种奉献无怨无悔,
一种力量穿越时光。
青春的光采摄人心魄,
前辈的教诲谆谆难忘,
同志的关怀温暖如春,
执着的追求无怨无悔,
成长的坚韧穿越时光。
这些独特的经历、奋斗的回忆,透过时光的隧道,依然熠熠生辉,时时激励着我,鞭策着我。不久前,我的团队秉持敢于超越,不懈探索的精神,又开始进行仿真新材料的研制试验,后续还将不断改进,我与仿真的故事依然在继续,凌冰砺剑,创新永远在路上!

作者简介
千江月
北京仿真中心科研工作者
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