中国空间站是以习近平同志为核心的党中央引领中华民族迈向伟大复兴历史进程中的新的历史性成就，是中国式现代化新的卓越呈现，也是中国社会主义制度集中力量办大事的又一次重大胜利，航天科技集团五院502所为有幸参与其中并为之提供核心技术支撑而感到由衷自豪。

从神舟飞船到中国空间站，502所干部职工始终逐梦前行、激情如初。去年以来，502所空间站建设团队以习近平总书记给中国航天科技集团空间站建造青年团队的回信为激励，圆满完成空间站建造任务。

抚今追昔，几代502所干部职工攻坚克难，攻克了以制导导航与控制（GNC）技术为代表的诸多核心技术，在为空间站建设提供重要支撑的同时，也为后续航天强国建设积蓄了奋进的力量。

突破再入返回GNC技术 护佑航天员精准返回地球

唯其至艰显勇毅。载人航天，人是关键，因人而伟大、因人而艰难。航天产品可靠性要求通常为不低于0.97，而因为要载人，安全指标就要求不低于0.997，特别是飞船风驰电掣返回地球过程中如何保证人员的安全，如何精准落入预定区域，这对于中国航天都是考验。

1992年，虽然502所已经有了成功回收10多颗返回式卫星的经验，但返回式卫星的返回舱在返回时经受的再入过载远远超出人所能承受的范围，落点精度也远远超出载人任务允许的误差，所以护送航天员安全返回地球的“再入返回GNC技术”便作为我国载人航天一期头号关键技术攻关项目落在了502所肩上。

在神舟飞船之前，我国的航天器均只有姿态和轨道控制功能，载人飞船GNC系统是我国第一个要求同时具备制导导航与控制功能的航天器控制系统，第一个同时具备自动控制和手动控制的航天器控制系统，起步时有一大堆看得见和看不见的难题需要攻关。

不忘初心得始终。在载人航天工程起步时，我国工业基础、航天技术基础、人才基础都非常薄弱。虽然设计人员想把神舟飞船打造成梦想之舟，但受到了现实的制约。

首先是星光导航。先期参与载人航天的少数老同志根据从事返回式卫星的实践经验，加上深厚的理论功底，以及对当时世界先进技术的洞察，提出了一个在当时很超前、即使放在现在也很出色的导航方案——星光导航，但因为其关键设备星敏感器研制难度太大，飞船研制进度等不了，于是这个梦想中的方案从设计之初便注定无缘一期工程。

其次是预测制导。我国的载人飞船再入返回技术在制导方面经历了二代：第一代是1999年神舟一号开始采用的标准弹道自适应制导方法；第二代是2021年神舟十二号开始采用的自适应预测制导方法。

两种方法相距22年，但这两代技术最初是一同被提出来的，只是因为前者当时有应用先例，较为成熟，所以便作为技术攻关的首选方案。

而预测制导方法更加灵活、精度更高、适应性更好，却因为没有应用先例和技术水平要求太高而成为备选。但梦想的种子却从此在502所研制人员心中种下了。

梦想之花终绽放。虽然选择了更务实的方案，但依然举步维艰。为了解决捷联惯导地面试验的精度问题，团队持续改进，设计了中国人独有的方法，实现了返回再入过程的实时闭路测试，对飞船返回再入过程进行了千百遍的模拟飞行…….

但他们一直不忘“最好”和“第二好”的区别。在争分夺秒的型号研制之余，502所研制团队一刻都没有放弃对最好方法的研究，追求更好方案的火种从未丢失。

正所谓“机会总是留给有准备的人”，研制团队在月球取样返回任务中争取到了机会并创造了落点精度世界纪录。2013年，他们又等到了神舟十二号关键部件将采用国产设备的契机，502所毅然提出了升级神舟飞船的建议。人命关天，升级的风险很大。可如果不升级，随着时间的推移，神舟飞船会慢慢落后于世界前列。

梦想不容妥协，更何况他们已经为此默默付出了20多年——即使面对1%的机会他们都会付出100%的努力。功夫不负有心人，2017年，502所提交的论证报告顺利通过，星光导航和自适应预测制导被成功应用于神舟十二号及之后的载人飞船。

实践证明，升级后已经返回的3艘飞船的返回精度比过去提高了一个数量级，相关技术处于世界前列。

突破空间交会对接GNC技术 创超快对接新纪录

未雨绸缪勇担当。空间交会对接GNC技术是以搭积木的方式建造空间站，在空间站运营阶段支撑航天员往返太空和货物补给的必备技术，其复杂度高、精准度高、自主性要求高、安全性要求高，被形象地称为太空“万里穿针”。为了掌握这项建造空间站所必需的技术，502所三代研制人员奋斗了数十年。

早在20世纪80年代，502所就在“863计划”航天领域专家委员会首席科学家屠善澄的建议下开始了交会对接相关概念和控制方法的探索性研究。1996年，502所的交会对接技术针对载人航天应用背景，逐渐进入可行性论证阶段。1999年，国家交会对接任务规划才正式确立，而502所交会对接技术团队已经在交会对接领域耕耘了十多年。

载人航天工程一期时，交会对接技术对于工程应用“任重道远”。但正所谓凡事预则立，502所完成了两个论证：一是交会对接飞行方案论证，二是交会测量敏感器选型论证。这就决定了我国的交会对接技术虽然起步晚，但是起点高，也决定了我国交会对接技术的先进性。

步步登高创奇迹。载人航天工程二期和三期的实施实现了我国交会对接技术从理论到工程的一步步成熟。工程研制阶段初期，如何将理论放到工程应用中是研制人员面对的大问题。为此，502所交会对接团队拿出了当年搞东方红一号卫星的劲头……2011年11月3日，神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功实现自动交会对接，标志着我国成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家。2012年手控交会对接技术又得以实现。

零的突破和连续的成功给了研制团队更强的信心，他们主动将眼光瞄准了更先进的自主快速交会对接。2017年，天舟一号验证了快速交会对接技术。三期任务更是密集高效地先后验证了全相位、全自主、更快速的交会对接，以及遥操作交会对接，形成了2小时、3.5小时、5小时、6.5小时和多天方案。

20多次交会对接任务的连续成功推动了我国交会对接GNC技术的长足发展，实现了从无到有、从自动到自主、从手控到人控遥操作、从2天到2小时等的重大技术飞跃，我国空间交会对接技术也实现了从跟跑、并跑到领跑的跨越。2小时自主交会对接更创造了世界自主交会对接最快纪录。

纲举目张齐进步。交会对接技术是502所献给新时代新征程的新礼物，使我国在建造空间站成为可能的同时，也拉动了一批相关技术的发展。

作为一个优秀的系统，其方案的实施和功能的实现都需要优秀的软硬件的支持，502所为“万里穿针”技术在太空的实现量身研制了一系列高性能、高精度单机产品和稳定可信的软件产品。

交会对接敏感器就是一件典型的填补国内空白的产品。交会对接敏感器是载人飞船、货运飞船以及问天实验舱、梦天实验舱发现和瞄准空间站的“眼睛”，是在交会对接任务最后阶段，通过视觉来测量和空间站相对距离、相对姿态，保证自动交会对接任务成功的关键单机。502所两代科研人员迎难而上，从无到有完成了两代交会对接光学敏感器的研制，两代产品其测量精度、抗杂光干扰能力等主要技术指标均达到或远超国际先进水平。

另外，交会对接任务的实施还有力推动了地面仿真验证技术条件的改善。比如国内首个大型近距离交会对接综合仿真验证系统的建设。502所用该套系统进行了上千次仿真验证，为交会对接技术的不断优化、改进提供了重要基础数据，为我国历次交会对接任务的成功提供了支撑。

突破空间站GNC技术 驾驭空间站太空信步

百尺竿头再登攀。中国空间站有3个舱，其中每一个舱段的重量都相当于3艘载人飞船，或者说相当于载人航天工程二期时天宫和神舟的组合体，其最大构型的质量要超过100吨，转动惯量可达此前我国普通航天器的10万倍。不同组合情况下，有50多种构型，还有多个伸展开有数十米长的柔性太阳帆板……

我国当时已经有着丰富的航天器研制经验，但面对空间站这个庞然大物，我国论证空间站的条件还是非常薄弱。

总结起来，主要有三大问题。其一是规模大，当时我国研制的最大航天器“天宫一号”还没有上天，更没有飞行经验。

其二是变构型，这就要求在进行航天器GNC系统设计的时候找到所有参数的内在设计逻辑，从而在构型变化或者对象特征变化百倍的情况下参数能智能匹配。

第三个问题是空间站所特有的依据环境力矩飞行模式，就是要找到在每一种构型下，空间站以什么姿势飞行可以实现自我的平衡而不用频繁进行姿态调整，从而节约燃料。这需要利用空间环境结合控制力矩陀螺（CMG）进行平台的控制，而论证时距离我国首台CMG上天还有许多年。

逐一击破解难题。经过2年的论证，2009年，502所在首批载人航天关键技术攻关中申报了“大型变结构组合体控制技术”。2年后，在关键技术攻关阶段结束时，实现了从最早“不知道空间站长啥样”走到形成5个空间站GNC系统的基本框架。

针对变构型问题，至2013年任务进入模样阶段，空间站GNC团队都还没有相应的设计和仿真工具，于是便申报了研制保障条件项目，专门为空间站的变构型研制了一个系统，利用该系统可以实现对空间站任意构型、任意组合体的GNC系统进行设计和仿真的能力，如今这个系统已经进化成了502所航天器设计和仿真的通用平台。

空间站的初样阶段攻关又用了5年，看似时间很长，可面对繁多的技术问题，用争分夺秒来形容502所空间站GNC研制团队的工作状态一点儿都不为过：他们持续打磨算法，完成了10个版本软件的升级；完成了超低频下的组合体组装控制和力矩平衡控制两个超大型地面物理实验；完成了国内甚至是世界上最低频的组合体控制实验；设计了一种全新的可以让核心舱控制器能够融合使用更多舱段设备的穿舱互联总线体系；新研了我国首个在轨应用的、两机故障情况下仍能正常工作的四机热冗余容错控制计算机；在天宫一号200牛米秒CMG基础上研制了国内最大的空间站所必需的1500牛米秒CMG……

静心筑梦梦成真。2021年2月1日，502所空间站飞控队伍正式入驻北京飞控中心，空间站任务进入了最激动人心的时刻。至2023年4月底，空间站的飞控工作持续了两年多的时间。

其间，他们完成了4艘载人飞船、4艘货运飞船、2个实验舱和核心舱的交会对接、实验舱转位、航天员多次出舱等支持任务。整个过程中，空间站GNC系统都始终按照设计的初衷完美运行，保障了空间站建设任务的顺利完成，也使我国成为世界上第三个拥有独立设计空间站GNC系统能力的国家。

新征程上，502所将融入时代洪流，与全党全国各族人民一道，紧密团结在以习近平同志为核心的党中央周围，全面贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，脚踏实地把党的二十大擘画的宏伟蓝图付诸行动、书写于太空，努力在建成航天强国征程中争取更大荣誉，在推动实现高水平科技自立自强中再攀科技高峰。

新征程是充满光荣和梦想的远征。蓝图已经绘就，号角已经吹响，让我们扬起风帆，乘风远航吧！（所轩）