搭建公共服务平台 誓为专项保驾护航
它不仅仅服务于一颗科学卫星,而是要具备同时支撑各种科学卫星运行的能力,并且还要兼顾未来的科学卫星;它的工作,除了确保科学卫星探测计划的实施,还负责科学数据的接收、处理、管理、归档、发布和永久保存的任务,为各个卫星的科学应用系统提供公共的支撑服务。这支为空间科学先导专项所有科学卫星保驾护航的队伍,正是地面支撑系统团队。
它主要负责卫星在轨运行控制的协调与实施,科学数据的接收、快视、预处理、管理、归档、发布和永久保存,它既是支撑科学目标实现和科学成果产出的服务平台,也是联系全球空间科学界和公众的通道以及开展国际合作的窗口,更是我国在空间科学发展方面的重大科学技术基础设施。
地面支撑系统由四个分系统组成,它们分别是总体组分系统、任务运行分系统、数据处理与管理分系统,以及地面接收分系统,主要由中科院国家空间科学中心和中科院遥感与数字地球研究所负责。
整个团队是按照空间科学先导专项对地面支撑系统的要求,根据统筹规划、团结合作、充分的利用现有资源的原则,联合院内外优势单位,通过严格招标,吸纳包括中科院电子学研究所、中科院计算机网络信息中心,以及中电集团54所、15所、10所、39所在内的多家国内优势单位共同组建起来的,堪称一支“联合作战部队”。
团队组织机构按照工程要求设置总师系统,包括总指挥、总师,副总指挥、副总师,总调度,主任设计师、副主任设计师、主管设计师等人员组成。其中,空间中心副主任王树志担任总指挥,空间中心副主任孟新担任总师。
多星,是说地面支撑系统不是针对某一颗卫星或某一类卫星建设的,而是需要具备支撑各种卫星运行和数据处理的能力。
多任务,是指团队肩负着系统建设,与卫星系统、测控系统、科学应用系统的沟通、接口协调,组织相应对接试验,以及卫星在轨运行等多重任务。
一方面,地面支撑系统团队要根据科学家需求,协调控制卫星有效载荷进行科学探测,即依据科学家提出的科学探测计划,分析卫星和地面设备的状态,确认科学探测计划的可行性,并协调卫星和地面设备,实施科学家提出的科学探测计划。
另一方面,团队还要确保安全可靠地接收卫星下行的各种数据,并对所有数据来进行长期归档、管理、发布,以及开展科学传播、公众科普等工作。对下行数据,既要进行实时处理,用于卫星有效载荷的状态监视,还要进行预处理生成初级数据产品,及时发送给科学家进行进一步高级处理和科学研究。
除了发挥以上作用,地面支撑系统还为各颗卫星的科学应用系统提供公共服务,包括科学运行公共服务和科学数据公共服务,目的是使科学家能够更专注于科学数据的高级处理和科学研究。
地面支撑系统多星多任务的特殊性,也代表着团队不得不面临着其他队伍不曾面对的荆棘与坎坷。而这一些难题,是团队上上下下一早就已经有所觉悟的。
由于地面支撑系统所要服务的科学卫星种类众多,既有科学探测类,也有科学实验类,而不一样任务对地面支撑系统的要求也各不相同,甚至差别很大。
比如,暗物质粒子探测卫星要求常规的数据接收和处理,而量子科学实验卫星在数据接收与处理之外,还要求在星地间开展空间光路对接实验。因此,这就要求地面支撑系统一定要具有支撑各种卫星运行和数据处理的能力。而这种必须“因星制宜”进行系统建设在国内空间科学领域尚属首次,其难度可想而知。
另外,由于研制进度等原因,空间科学先导专项中的各颗卫星的发射时间相对集中,因此,地面支撑系统会面临同时开展几颗卫星的研制、在轨测试和运行管理的局面。这就要求系统一定要有同时支撑多星的能力,并且也对技术系统、人员素质都提出了更高的要求。
这些问题无法回避也不能回避。对此,地面支撑系统团队迎难而上,充分的发挥主观能动性,对系统业务软件进行相对有效、合理的调整,采取“基础平台框架+各卫星专用软件”的体系结构,从而确保了对每颗卫星只需将部分软件进行适应性完善即可进行支撑。也就是说,今后不必再大规模地重新建设支撑系统,仅需做适应性的扩建即可遂行新任务,可谓是一劳永逸。
对于多星同步支持问题,团队在系统规划设计阶段就未雨绸缪,最大限度地考虑了这一需求。“总系统具备多任务功能,支持多星,并可对未来任务进行扩展。同时,在人员和管理方面也进行针对性训练。” 空间中心副主任、地面支撑系统总指挥王树志告诉《科学新闻》。
如果说,其中一颗科学卫星有效载荷团队面临的是一组科学家与工程师的对接与沟通问题,那么地面支撑系统团队所遇上问题的复杂程度与难度则是上面讲述的情况的几倍。怎么样处理好科学家与工程师的关系,如何使两者之间的沟通更加顺畅,是团队不得不面对的问题。
对此,地面支撑系统团队始终牢记自己的任务是支持科学家、服务科学家,支持科学产出最大化。“为此,我们设计了公共服务系统,最好能够降低科学家的工程常规任务,使其集中精力进行高级数据产品生产和科学研究。”王树志说。同时,团队努力寻找沟通对话的“语言”,使工程师尽量站在科学家的角度理解问题、分析问题,并寻找双方都能理解的“共同语言”,从而确定需求、设计等问题。
庞大的人员组成,繁杂的工作内容,多星多任务也对团队的管理上的水准提出了挑战。对此,地面支撑系统团队明确岗位责任制,要求各层次负责人明确自身职责,根据任务目标层层落实;明确各分系统任务接口,总体、分系统各自实现自身目标,并由总体负责监督和督促;强化调度会制度,加强协调和工作落实。最终,保证了系统运转得有条不紊。
“大家都对任务执行有着强烈的责任感,对空间科学先导专项的重要性认识非常深刻,积极主动,自觉推动,这一点我非常感动。”
王树志的这番话没有丝毫夸张。地面支撑系统团队的每一名成员,在总系统建设过程中,都用切实的行动与默默无闻的付出践行着自身的责任感与使命感。
由于任务紧张,每一名参研人员都主动牺牲节假日,加班加点的工作,当然,这还不包含每天晚上的加班时间。用王树志的话来说,“他们已数不清放弃多少节假日了”。
地面支撑系统目前还在建设中的怀柔园区,路途遥远,工作环境尚未达到理想状态,堪称一个“大工地”。今年6月,天气极其炎热,由于供电不足以满足需要,所以园区只能保证为设备开启空调,而无法为工作人员提供空调。异常闷热的房间,加之新装修的房间和新家具带来的刺鼻味道,工作环境的艰苦可见一斑。可就是在这样恶劣的条件下,没人叫一声苦,没人说一句累,大家凝心聚力,克服困难,认真工作,最终保障了系统联试任务的顺利完成。
团队成员的肯吃苦、能吃苦更体现在“轻伤不下火线”上。在三亚现场进行数据对接试验期间,以空间中心胡钛、苏举、王强等为代表的一批参研人员,经常每晚自发加班到凌晨一两点钟,第二天5点多就起床上山开展设备部署,非常辛苦。副总师邹自明带病坚持工作,由于6、7、8三个月处于联试最紧张的时段,一直没时间去医院,直到8月底结束了联试,才肯去医院接受专业的治疗。当记者联系他确定采访时间时,发现他已经疼得几近说不出话来。
这些经历无法不令人动容。正所谓宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。天道酬勤,在这支肯吃苦耐劳,又扛得住压力的队伍持续近5年的不懈付出后,地面支撑系统也取得了众多令人侧目的成果。
怀柔地面支撑系统场地环境建设已完成,计算机及网络、通信网络都已到位并完成现场调试;地面接收分系统天线建设已全部完成并验收;业务软件公共部分及暗物质粒子探测卫星专用软件均已研制完成,并完成了系统测试,开始试运行,其他各卫星专用正在按计划推进;完成了与其他系统间的大部分接口试验以及部分任务准备工作。
“总体来讲,地面支撑系统将在今年10月底完成各种系统完善、人员培训、演练、在轨运行准备等工作,完全具备执行暗物质卫星任务的状态。同时,量子卫星任务和实践十号卫星任务的系统研制工作也在按计划进行。”王树志的语气中难掩对这支优秀团队的骄傲与自豪。
2015年已逝去三分之二,如今,暗物质卫星任务业务系统研制工作和基础环境建设工作已经基本完成。接下来,等待这支队伍的是以支持暗物质卫星任务在轨运行为主要目标,完善系统软硬件,培训、演练好总系统的硬件、软件和人员,并按工程总体要求,组织好暗物质卫星任务的在轨运行任务。而这一切最终都汇聚成为一个目标:继续为空间科学先导专项的顺利实施保驾护航。■