信息技术：为“神舟”生双翼
综合报道
“5、4、3、2、……”
“点火！”
“起飞！”
隆隆的轰鸣声打破了大漠的沉静，巨龙冲天而起──托举着“神舟”五号载人飞船的长二F火箭直冲云霄，在它的身后，橘红色的烈焰如巨龙般划过秋日长空。
这一刻，是北京时间2003年10月15日上午9:00，是中国第一艘载人飞船“神舟”五号发射成功的时刻，也是注定要写进中华民族历史的时刻。
在随后几日的新闻中，我们一次又一次重温了这一时刻，重温那一瞬的震撼、自豪和狂喜。而新闻的画面，最后往往定格在北京航天控制指挥中心：巨幅投影大屏幕上，跳跃着各种飞行数据，几十台显示终端上也变幻着各种显示任务状况的数据、曲线和图像。而位于计算机终端机房的科技人员则聚精会神地接收着各测控站点发来的数据，紧张地进行计算和处理，并向飞船发出遥控指令和遥控注入数据。
这个定格的画面，让我们真切感受到在飞船发射和运行中信息技术的举足轻重。那么，“神舟”五号发射的各个环节中，信息技术究竟扮演了怎样的角色？
不可缺少的仿真实验
曾经有人问过一位美国航天科学家：“在飞船起飞之前，最重要的事情是什么？”这位科学家的回答是：“大量的仿真试验。”
为了保障“神舟”五号载人飞行成功，中国运载火箭技术研究院从去年12月开始，对“神舟”飞船的逃逸系统和故障检测处理系统进行了大量的仿真试验。由于托举“神舟”五号的“长征二号F”火箭的真实飞行次数有限，有必要通过计算机仿真考核所有状态。这种考核可以为发射“神舟”五号时的真实飞行提供逃逸判断的根据。举个简单的例子，比如载荷分析软件试验，就是要通过模拟试验来检验现在的“故障诊断”系统能否识别所有可能发生的故障模式，并且做出飞船能否安全逃逸的判断。
一般的计算机能力无法承受这种高强度的模拟运行，必须采用专业级的超级计算机来完成仿真试验的任务。
打造“神舟”保护神
如果说在“神舟”五号起飞之前，计算机还主要是在仿真试验中显示威力的话，那么在飞船升空之后，计算机就更有用武之地了。
在宇宙飞船飞行过程中，最忌讳的就是飞船上的电子系统出现故障。由于载人的特殊需要，飞船计算机系统的可靠性指标必须在0.9998以上，也就是说在火箭一万次飞行中，计算机出现差错不能超过两次。为达到这个目标，我国科研人员竭尽心智，刻苦攻关，自主研究出先进的“冗余容错技术”。这项技术的特点就是由几台计算机同时进行工作，如果一台计算机出现故障，其他计算机就拒绝执行错误指令，并夺其“指挥权”。目前，世界上只有美国的航天飞机和法国阿里亚娜火箭采用了这一技术。
针对飞船升空以后将面临的若干不可预知的情况，科研人员用计算机为“神舟”五号打造了“保护神”。
首先是“故障诊断”系统，又称“天地一体化”故障诊断系统。在飞船上天后，地面还要留有一个“飞船”和宇宙飞船同步运行，当发现宇宙飞船的自动控制系统运行得不正常时，故障信号就会传到地面指挥部，地面指挥部会通过“故障诊断”系统找出原因，在地面同步运行的“飞船”测试，如果成功解决了问题，就会由指挥部发送信号到宇宙飞船上，解决难题。
飞船预警系统则是另一个重要安全保障部分。一旦在空中运行的载人航天器有可能与太空垃圾(空间碎片)发生碰撞，警报系统就会发出警报，采取机动规避措施，避免发生碰撞造成重大损失。
针对航天员，“神舟”飞船还专门安装了航天员计算机生命保障系统。这个系统犹如随船的保驾“医生”，能实时监测航天员所在舱内的温度、湿度、气压及航天员各种生理状态，发现异常情况及时向地面指控系统和航天员报警。
迎接飞船回归
作为载人航天飞行，只有宇航员安全着陆之后，才能算真正成功。为了保障飞船顺利着陆，轨道导航系统就肩负这重大使命了。
相关专家在接受记者采访时表示：完成飞船飞行使命所允许的发射时间段即载人飞船的发射“窗口”，是根据天体运行轨道条件、飞船的轨道要求、飞船的工作条件要求和地面跟踪测控通信、气象要求等，通过高性能计算机建立一个数学模型、输入相关数据，再经过精心计算推导出来的。
在神舟飞船进入大气层之后，地面监控中心的大型计算机就开始对各种数据进行综合处理，迅速生成飞船变轨的程序控制。在飞船飞行至远地点高度时，中心调度指挥员将下达变轨的指令。在神舟飞船最后着陆的过程中，地面的指挥控制中心通过计算机通讯系统与飞船上的计算机导航系统保持密切联系，导航计算机则根据地面提供的数据向主控计算机发出指令，使飞船上的动力控制系统进行调整飞行，帮助飞船成功着陆。
10月16日，当我们为“神舟”五号顺利返航而欢欣鼓舞的时候，更不应该忘记，信息技术也应记一大功。