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神十一与天宫二号比子弹速度快8倍 三大法宝助对接

2016-10-19 10:56:03    来源:人民网
原标题:神十一与天空二号比子弹速度快8倍 三大法宝助对接  成功发射进入轨道后,两名航天员将驾驶着神舟十一号飞船向天宫二号空间实验...
原标题:神十一与天空二号比子弹速度快8倍 三大法宝助对接

  成功发射进入轨道后,两名航天员将驾驶着神舟十一号飞船向天宫二号空间实验室直奔而去。天宫二号和神舟十一号飞船的空间交会对接是搭建“太空之家”的关键一步。两个飞行器要保持着比子弹速度快8倍的高速毫厘不差地对接在一起,难度系数极大。

  为了验证空间站建造的技术,此次神舟十一号飞船和天宫二号将在393公里高度的轨道进行交会对接,比以往的343公里轨道高了50公里,采取的对接模式也更接近于飞行器停泊到空间站的方式。为此,有“三大法宝”来确保此次交会对接的成功,帮助航天员顺利进入神舟十一号飞船和天宫二号的组合体,开始太空生活。

  微波雷达能牵引天宫与飞船从“相识”、“相遇”到“相连”

  中国航天科工二院25所研制的交会对接微波雷达,就像是实现两个航天器在外太空交会对接的“眼睛”。作为实施交会对接任务的关键敏感器,它曾圆满完成天宫一号与“神八”“神九”“神十”交会对接任务,牵引着天宫和神舟在相距几百公里外“相识”,再从“相遇”到“相连”。此次应用的交会对接微波雷达更小、更可靠,实现了测量通信一体化要求,是交会对接微波雷达家族的第二代产品。

  据专家介绍,第二代产品延续了第一代产品的测量性能,它的测量范围上至北京五环一整圈,下至一张桌子的长度,在如此之大的跨度中,它的测距精确程度可以达到一把普通尺长,测角精度可以到达更高,相当于人眼测试视力时,相邻两行之间的角度。而速度测量的误差基本小于一只蚂蚁的爬行速度。而且,相比于第一代产品,第二代产品有了“瘦身”“会讲”“抗冲击”三大改进:体积和重量相比原先缩小了一半,功耗减少到原来的2/3;实现了测量通信一体化功能,沉默的“眼睛”也可以说话了。同时更能应对高能粒子的冲击,进一步提高了产品的可靠性。

  激光雷达能在中近距离段完成对目标信息的高精度测量

  神舟十一号飞船要想追上天宫二号,必须随时掌握天宫的实时踪迹。因此,二者身上分别装了激光雷达和光学成像敏感器,就像拥有了“火眼金睛”,即使太空再黑也不怕找不到对方。

  天宫二号上搭载的是中国电科研制的激光雷达合作目标,神舟十一号飞船则搭载了激光雷达主机和信息处理机,探测的基本过程,是由安装在神舟十一号飞船上的激光雷达系统发出激光束,激光束照射到天宫二号上后返回信号,激光雷达系统再根据接收到的返回信号计算分析。

  中国电科激光雷达项目副总师吴登喜介绍说,激光雷达作为交会对接控制测量关键敏感器之一,将在中近距离段完成对目标距离、角度、变化率等信息实时高精度测量,支撑导航控制系统完成控制任务。天宫二号携带的激光雷达合作目标则装载了特殊的玻璃棱镜,可以从多方位、大范围内反射激光雷达的光信号,配合激光雷达完成距离、角度等飞行参数的测量,确保飞船进行精准对接。

  未来,空间站上可能有多个方向的接口,这就需要飞行器从一个对接口绕到另外一个对接口进行对接,因此在后续任务中增加了飞船绕飞试验。这时,激光雷达也可以发挥重大作用,在对接过程中始终“不眨眼”,引导飞船控制和保障与突出物体保持足够的安全距离。

  光学成像敏感器能精确捕捉对接口,完成对接动作

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  当神舟十一号飞船和天宫二号越来越接近,从相距150米到最终完成对接,这一阶段的技术难度和风险都极高。此时,天宫二号、神舟十一号飞船仍是保持着高速运动,为了毫厘不差地对接在一起,一双犀利而精准的“对接天眼”必不可少——在神舟十一号飞船上装有交会对接光学成像敏感器(CRDS),在近距离平移靠拢天宫二号时,通过它测量相对位置和姿态,精确捕捉天宫二号的对接口,完成对接动作。

  中国航天科技集团五院技术人员龚德铸介绍说,此次任务中,“对接天眼”全新升级,在太阳杂光抑制能力、识别目标敏感度上有了大幅提升。在太空中,太阳光的照射强度是地球上的3到5倍,会影响光学敏感器的性能,甚至在交会对接时很容易被闪坏。以往交会对接时要选择光线合适的时机,抢抓一天中最为合适的数小时“窗口期”。而天宫二号和神舟十一号飞船已经可以实现准全天候实时对接,这将有力地支撑航天器在太空进行突发维修补给或航天员应急救生。

  同时,技术人员还将敏感器首次捕获时间提高了一个数量级——由原来的约10秒提高至几百毫秒。敏感器从看到目标到做出判断的响应时间也大大缩短。中国航天科技集团五院敏感器设计师刘启海说。

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