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智慧 “光眼” 引导天舟一号与天宫二号成功对接

2017-04-22 15:31 来源:光明网 
2017-04-22 15:31:08来源:光明网作者:责任编辑:张佳兴

  光明网讯(记者 白璐)4月20日,天舟一号“快递员”在文昌发射基地成功升空。4月22日,天舟一号与天宫二号组成组合体,完成首次对接。

  要想完成对接,天舟一号需要掌握天宫二号的距离、速度等数据,然后调整姿态,慢慢靠近直至完美对接。这个过程中,中国电子科技集团提供的两件智慧“法宝”——激光交会对接雷达和光学成像敏感器这些“光眼”,发挥了至关重要作用。

  信号互传 激光雷达擦亮对接“智慧眼”

  “在对接过程中,两个飞行器飞行速度为7.9公里/秒,要在如此速度下完成绕飞对接和快速交会对接,这就要求激光雷达始终保持较为宽广的视角和更高精度的测量跟踪。”中国电科激光雷达总师屈恒阔说。

  作为货运飞船交会对接穿针引线的“眼睛”,激光雷达在天宫二号与天舟一号交会对接接近段和靠拢段及绕飞过程中,必须迅速准确地完成对天宫二号目标飞行器的搜索、捕获、跟踪测量。

  与以往不同,此次“天舟一号”与天宫二号要完成首次交会对接、绕飞对接和自主快速交会对接三次对接,飞行器太空对接要做到百步穿杨,特别是在绕飞过程中实现“不眨眼”,这就要求激光雷达作为天舟一号的“眼睛”,具备广阔的视野、精准的测量。

  基于此,中国电科对激光雷达进行了两大技术改造,首先增加了多对接口和绕飞过程中的目标识别功能,根据绕飞任务的特点,设计了室内、室外、高点等试验验证方案,完成了绕飞功能的设计、相关试验验证。

  其次,对雷达的空间长寿命进行提升。本次天舟一号任务为期半年左右,对激光雷达的在轨寿命和可靠性提出了更高的要求。中国电科对空间环境下的薄弱环节进行反复查找,加强了技术状态管理控制,用数据确保在航天动平台上的高安全性和高可靠性。

  最终实现,在同等体积重量功耗下,中国电科的激光雷达工作范围比国外同类产品增大了两倍以上,实现了全范围内高精度测量跟踪。

  导航定位 助飞船从“手动挡”升格为“无人驾驶”

  天宫二号与天舟一号在太空中要经过几十万公里的追逐,完成“穿针引线”般的精准对接,从二者距离150m开始直到最终完成精准对接整个过程中,有一个被誉为“灵敏眼睛”的光学成像敏感器,该设备能让两个高速运行的飞行器更加迅速、可靠的对接在一起。而能保持这双“眼睛”持续炯炯有神,就要靠中国电科研制的导航定位激光信息源了。

  “导航定位激光信息源是光学成像敏感器的关键组件,即使是在太空中漆黑无界,它也能发出激光,在黑暗中找到目标,传递信息;即便是在面对太阳强光的直射时,它也能发射出比阳光更加明亮的双波长激光,确保‘眼睛’不被伤害,找到目标。” 中国电子科技集团公司高级工程师刘志强介绍说。

  “在本次航天任务中,激光信息源面临着在轨时间长、使用次数多、对接速度快和在阳照区环境实施对接等多重考验,对接精度必须精确到毫米级,可以说,交会对接难度非常大。”

  基于此,中国电科的项目团队在有限的时间内,结合航天实际应用进行产品原理和工艺的全新设计,进行了完整、充分的相关环境试验,经过2000多次的试验,最终研制出第三代产品,其可靠性更高、重量更轻、体积更小、功耗更低,高抗辐照、传导热能力强,主要技术指标达到国际先进水平。

  未来,导航定位激光信息源将根据反馈数据,进一步完善产品,应用到更多的交会对接任务中,除此以外,还将开展在星间通信、空中围栏、空间站机械臂、卫星燃料加注和维修,飞机空中加油和水下无人航行器等相关领域的应用研究。

  资料来源:中国电子科技集团

[责任编辑:张佳兴]


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