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18日，神舟九號(hào)與天宮一號(hào)成功對(duì)接，作為導(dǎo)通兩者之間實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)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(guó)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(huì)對(duì)接圓滿(mǎn)成功，20多人的核心團(tuán)隊(duì)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(cè)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(jì)算機(jī)進(jìn)行修正，完成交會(huì)對(duì)接。何錚進(jìn)說(shuō)，天宮一號(hào)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(guò)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(chē)輛在酒泉試驗(yàn)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(chǎng)上空的“激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)”、數(shù)字城市建設(shè)等。 近距離精確對(duì)接，激光雷達(dá)大顯身手 測(cè)量精度上，地面測(cè)控網(wǎng)可以為飛船或者是天宮一號(hào)提供一個(gè)精度為幾米的位置精度。對(duì)接的時(shí)候，如果近距離對(duì)接，需要更精的測(cè)量手段。我們的激光雷達(dá)這個(gè)時(shí)候就派上了用場(chǎng)。激光雷達(dá)作業(yè)距離不能夠太遠(yuǎn)，因?yàn)榭臻g的傳播損耗還是很大的。國(guó)外目前的水平大約是能做到5億米的作業(yè)距離，我們國(guó)家在神舟八號(hào)和神舟九號(hào)上安裝的裝備，測(cè)量作業(yè)距離可以達(dá)到20公里，測(cè)量精度能達(dá)到微米量級(jí)，10個(gè)微米相當(dāng)于一個(gè)頭發(fā)絲的量級(jí)，大家知道，主要是由體質(zhì)決定的激光測(cè)速本身精度就非常高。 在對(duì)接的時(shí)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(gè)地方各有一個(gè)激光的發(fā)射標(biāo)，是循環(huán)發(fā)射，照準(zhǔn)“天宮”的一個(gè)目標(biāo)，當(dāng)這四個(gè)距離一樣的時(shí)候，就說(shuō)明對(duì)得很準(zhǔn)，所以說(shuō)激光測(cè)距是做這個(gè)用的。
圖2 激光雷達(dá)引導(dǎo)精確對(duì)接 對(duì)接過(guò)程中，在50公里以后，首先依靠的是飛船上的無(wú)線(xiàn)電雷達(dá)來(lái)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(wú)線(xiàn)電雷達(dá)，到幾公里的時(shí)候，無(wú)線(xiàn)電雷達(dá)的精度就已經(jīng)不能滿(mǎn)足咱們對(duì)接的需要了，就需要激光雷達(dá)了，因?yàn)榧す鉁y(cè)距的精度實(shí)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(shuō)，為練“神眼”，在1998年就開(kāi)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(xiàng)，經(jīng)過(guò)十余年反復(fù)實(shí)驗(yàn)、修正，在神八上正式應(yīng)用。這個(gè)核心團(tuán)隊(duì)20多人，平均年齡只有30多歲。 剛滿(mǎn)30歲的劉果和封治華已是團(tuán)隊(duì)的核心成員。據(jù)劉果介紹，為充分驗(yàn)證這項(xiàng)技術(shù)，獲得比較接近太空環(huán)境的遠(yuǎn)距離測(cè)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(dòng)”。足跡北至內(nèi)蒙古，西至青海，南到云南，走過(guò)6個(gè)省市，行程10萬(wàn)余公里，“海拔高的地方才更接近于太空環(huán)境”。通過(guò)一系列的技術(shù)實(shí)驗(yàn)取得數(shù)據(jù)并匯總，得出一個(gè)整體鏈條。 據(jù)介紹，為神舟十號(hào)研發(fā)的激光雷達(dá)已經(jīng)交付，將會(huì)總結(jié)今次神九和天宮的對(duì)接情況，對(duì)神十軟件再修正完善，從神八到神九，這項(xiàng)技術(shù)一直在完善成熟，以后的航天器對(duì)接，應(yīng)該還用該所的這雙“神眼”。
圖3 神九與天宮完成對(duì)接 |
