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18日，神舟九號與天宮一號成功對接，作為導(dǎo)通兩者之間實現(xiàn)交會對接的激光雷達(dá)，承擔(dān)著眼睛角色。提供激光雷達(dá)技術(shù)的中國電子科技集團(tuán)第二十七研究所(中電二十七所)，為確保交會對接圓滿成功，20多人的核心團(tuán)隊研發(fā)了10年。 神九與天宮成功“擁吻”，激光雷達(dá)技術(shù)扮演了關(guān)鍵角色。 激光雷達(dá)的工作原理是檢測神九與天宮之間的距離與距離變化率、速度與速度變化率，然后把這些數(shù)據(jù)傳遞給計算機(jī)進(jìn)行修正，完成交會對接。何錚進(jìn)說，天宮一號在前面飛，神九在后面追，要“追到手”，神九先要“看上”天宮，然后調(diào)整姿態(tài)，慢慢靠近。追趕過程中，神九要掌握與天宮的距離、速度等數(shù)據(jù)，緊緊跟隨。如何“看上”，靠的就是激光雷達(dá)。 
圖1 中電二十七所科技人員利用車輛在酒泉試驗激光雷達(dá)技術(shù) 據(jù)悉，激光雷達(dá)還廣泛應(yīng)用在民用領(lǐng)域。比如機(jī)場上空的“激光測風(fēng)雷達(dá)”、數(shù)字城市建設(shè)等。 近距離精確對接，激光雷達(dá)大顯身手 測量精度上，地面測控網(wǎng)可以為飛船或者是天宮一號提供一個精度為幾米的位置精度。對接的時候，如果近距離對接，需要更精的測量手段。我們的激光雷達(dá)這個時候就派上了用場。激光雷達(dá)作業(yè)距離不能夠太遠(yuǎn)，因為空間的傳播損耗還是很大的。國外目前的水平大約是能做到5億米的作業(yè)距離，我們國家在神舟八號和神舟九號上安裝的裝備，測量作業(yè)距離可以達(dá)到20公里，測量精度能達(dá)到微米量級，10個微米相當(dāng)于一個頭發(fā)絲的量級，大家知道，主要是由體質(zhì)決定的激光測速本身精度就非常高。 在對接的時候，從電視里能看到，從“天宮”里看飛船，我們能看到在飛船的上下左右四個地方各有一個激光的發(fā)射標(biāo)，是循環(huán)發(fā)射，照準(zhǔn)“天宮”的一個目標(biāo)，當(dāng)這四個距離一樣的時候，就說明對得很準(zhǔn)，所以說激光測距是做這個用的。
圖2 激光雷達(dá)引導(dǎo)精確對接 對接過程中，在50公里以后，首先依靠的是飛船上的無線電雷達(dá)來引導(dǎo)，把它引導(dǎo)到幾公里。雖然我們的激光雷達(dá)可以作業(yè)距離20公里，但是主要用的還是無線電雷達(dá)，到幾公里的時候，無線電雷達(dá)的精度就已經(jīng)不能滿足咱們對接的需要了，就需要激光雷達(dá)了，因為激光測距的精度實在是太高了。 20多人研發(fā)10年 中電二十七所激光技術(shù)室主任張文平說，為練“神眼”，在1998年就開始著手預(yù)演，自主研制了激光雷達(dá)原理樣機(jī)，2002年正式立項，經(jīng)過十余年反復(fù)實驗、修正，在神八上正式應(yīng)用。這個核心團(tuán)隊20多人，平均年齡只有30多歲。 剛滿30歲的劉果和封治華已是團(tuán)隊的核心成員。據(jù)劉果介紹，為充分驗證這項技術(shù)，獲得比較接近太空環(huán)境的遠(yuǎn)距離測試數(shù)據(jù)，他們轉(zhuǎn)戰(zhàn)大江南北，“不分節(jié)假日、白天黑夜，只要有任務(wù)，立即行動”。足跡北至內(nèi)蒙古，西至青海，南到云南，走過6個省市，行程10萬余公里，“海拔高的地方才更接近于太空環(huán)境”。通過一系列的技術(shù)實驗取得數(shù)據(jù)并匯總，得出一個整體鏈條。 據(jù)介紹，為神舟十號研發(fā)的激光雷達(dá)已經(jīng)交付，將會總結(jié)今次神九和天宮的對接情況，對神十軟件再修正完善，從神八到神九，這項技術(shù)一直在完善成熟，以后的航天器對接，應(yīng)該還用該所的這雙“神眼”。
圖3 神九與天宮完成對接 |
