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6月24日，在航天員的手動(dòng)操控下，我國神舟九號宇宙飛船與天宮一號交會(huì )對接成功，這標志著(zhù)我國已經(jīng)完整的掌握了航天器空間對接技術(shù)，為我國航天事業(yè)奠定了堅實(shí)的基礎。在神舟九號和天宮一號對接的過(guò)程中任何小的紕漏都將導致對接失敗，激光雷達在對接的過(guò)程中扮演了重要的角色。接下來(lái)我們將展示激光雷達是如何保障對接過(guò)程順利實(shí)施。 十年磨練 萬(wàn)里穿針 在鄭州東區，一個(gè)平均年齡30歲出頭的團隊，從1998年論證到2005年正式立項，直到今天，這個(gè)幾十人的團隊歷時(shí)10余年時(shí)間，研制出XX-9激光雷達，讓載人航天器與天宮一號做到10毫米內誤差的完美對接，也實(shí)現了航天員的首次手動(dòng)對接，他們把這成功的交會(huì )對接叫做“萬(wàn)里穿針”。 這激光雷達就在鄭東新區的中國電子科技集團公司第二十七研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)二十七所）研制成功。 圖1 神舟九號和天宮一號對接 “交會(huì )”那一刻 XX-9激光雷達神九與天宮一號的對接，XX-9激光雷達已經(jīng)并不陌生了，去年神八與天宮對接，也是二十七所的這個(gè)科研成果實(shí)現了中近距離的導引。激光雷達的關(guān)鍵任務(wù)，就是給天宮和神九之間，建立一個(gè)聯(lián)系。 先來(lái)讓我們認識一下這次激光雷達的設備。首先是安裝在天宮一號上的“合作目標”，其中用于遠距離測量的是一個(gè)位于對接口左下方，由數個(gè)多棱鏡組成的反射器，用來(lái)反射激光。 其次是裝在神九艙外的“激光雷達主機”，由該設備發(fā)射激光。 最后一個(gè)就是安裝在神九艙內的電子學(xué)部分“信息處理機”，依靠這個(gè)設備進(jìn)行數據分析，確定兩個(gè)物體之間的距離、角度及其變化率等。 圖2 對接過(guò)程切激光雷達近場(chǎng) XX-9激光雷達是怎樣工作的 二十七所黨群工作處處長(cháng)劉德芳說(shuō)，由該所研制的激光雷達，主要負責此次神九與天宮一號對接的中近距離引導。 該所負責激光雷達項目的光電與雷達系統事業(yè)部副部長(cháng)何錚進(jìn)介紹，在神九離開(kāi)地面之后，先是依靠二十七所研制的幾十套地面測控系統組成的測控網(wǎng)進(jìn)行引導，通過(guò)火箭推進(jìn)進(jìn)入軌道，使神九飛船奔向天宮一號的懷抱。當引導到一定距離后，依次使用微波雷達、激光雷達、CCD攝像機等多種測量手段，引導飛船向天宮逐步靠攏，在每個(gè)位置上，基本都有兩種測量手段互為備份，實(shí)現兩個(gè)航天器的可靠引導對接。其中激光雷達在20公里內整個(gè)中近距離作為主要測量設備，對兩個(gè)航天器的交會(huì )對接起到關(guān)鍵作用。 二十七所光電與雷達系統事業(yè)部激光雷達室主任董光焰形象解釋了這一個(gè)過(guò)程，“到了大致距離之后，控制中心就會(huì )給雷達指令，在某個(gè)區域范圍內尋找目標，這時(shí)雷達就啟動(dòng)了；通過(guò)神九艙外的主機發(fā)射激光，尋找到天宮外的‘工作目標’后，建立一根連線(xiàn)，其實(shí)就是一束不可見(jiàn)的激光，然后神九就順著(zhù)這根紅線(xiàn)，一步一步接近，并實(shí)現對接�！� 圖3 激光雷達作用過(guò)程 對接背后，我們所不知道的故事 鄭州是研發(fā)的主戰場(chǎng) 拉著(zhù)模擬天宮一號和神九飛船，無(wú)數次在鄭開(kāi)大道跑車(chē)試驗 XX-9激光雷達，主要的研制過(guò)程，都在鄭東新區二十七所。為了研制中模擬太空運動(dòng)，二十七所專(zhuān)門(mén)建設了擁有6個(gè)自由度的160米的滑軌系統，能夠模擬近距離交會(huì )對接過(guò)程中的數據測量，這在國內也是獨一無(wú)二的“高級玩意兒”。 “我們無(wú)數次在鄭開(kāi)大道跑車(chē)試驗，其實(shí)就是前面一輛車(chē)拉著(zhù)模擬天宮的‘工作目標’，后面車(chē)拉著(zhù)模擬神九的激光發(fā)射和接收設備，模擬太空中的運行，一個(gè)在跑，一個(gè)在追，不斷逼近、撤離�！倍庋嫘χ�(zhù)說(shuō)，其實(shí)我們試驗中，很多市民都看到過(guò)，因為是后半夜，他們從車(chē)窗中探出頭好奇地看著(zhù)這個(gè)奇怪的東西，“我們的東西確實(shí)奇怪，卡車(chē)上面有個(gè)碉堡一樣的東西，或者有點(diǎn)像坦克�！� 選擇鄭開(kāi)大道，董光焰說(shuō)他們也經(jīng)過(guò)了長(cháng)期反復的選擇，“我們需要一個(gè)3公里左右平直的道路，而且不能有遮擋，找過(guò)黃河大橋，看過(guò)東四環(huán)，最后發(fā)現，鄭開(kāi)大道有一段，正好符合需求�！痹谠囼炛�，也得到了開(kāi)封和鄭州警方的大力支持，“他們給我們封鎖車(chē)道，幫我們進(jìn)行試驗，但是后來(lái)我們試驗太頻繁了，我們就選擇后半夜，自己拿隔離墩等封閉一段進(jìn)行試驗，應該說(shuō)我們的工作得到了地方政府的大力支持�！� |
