XX-9激光雷达保障神九和天宫对接
发布时间：2012-6-28 11:39
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6月24日，在航天员的手动操控下，我国神舟九号宇宙飞船与天宫一号交会对接成功，这标志着我国已经完整的掌握了航天器空间对接技术，为我国航天事业奠定了坚实的基础。在神舟九号和天宫一号对接的过程中任何小的纰漏都将导致对接失败，激光雷达在对接的过程中扮演了重要的角色。接下来我们将展示激光雷达是如何保障对接过程顺利实施。 十年磨练 万里穿针 在郑州东区，一个平均年龄30岁出头的团队，从1998年论证到2005年正式立项，直到今天，这个几十人的团队历时10余年时间，研制出XX-9激光雷达，让载人航天器与天宫一号做到10毫米内误差的完美对接，也实现了航天员的首次手动对接，他们把这成功的交会对接叫做“万里穿针”。 这激光雷达就在郑东新区的中国电子科技集团公司第二十七研究所（简称二十七所）研制成功。  图1 神舟九号和天宫一号对接 “交会”那一刻 XX-9激光雷达神九与天宫一号的对接，XX-9激光雷达已经并不陌生了，去年神八与天宫对接，也是二十七所的这个科研成果实现了中近距离的导引。激光雷达的关键任务，就是给天宫和神九之间，建立一个联系。 先来让我们认识一下这次激光雷达的设备。首先是安装在天宫一号上的“合作目标”，其中用于远距离测量的是一个位于对接口左下方，由数个多棱镜组成的反射器，用来反射激光。 其次是装在神九舱外的“激光雷达主机”，由该设备发射激光。 最后一个就是安装在神九舱内的电子学部分“信息处理机”，依靠这个设备进行数据分析，确定两个物体之间的距离、角度及其变化率等。  图2 对接过程切激光雷达近场 XX-9激光雷达是怎样工作的 二十七所党群工作处处长刘德芳说，由该所研制的激光雷达，主要负责此次神九与天宫一号对接的中近距离引导。 该所负责激光雷达项目的光电与雷达系统事业部副部长何铮进介绍，在神九离开地面之后，先是依靠二十七所研制的几十套地面测控系统组成的测控网进行引导，通过火箭推进进入轨道，使神九飞船奔向天宫一号的怀抱。当引导到一定距离后，依次使用微波雷达、激光雷达、CCD摄像机等多种测量手段，引导飞船向天宫逐步靠拢，在每个位置上，基本都有两种测量手段互为备份，实现两个航天器的可靠引导对接。其中激光雷达在20公里内整个中近距离作为主要测量设备，对两个航天器的交会对接起到关键作用。 二十七所光电与雷达系统事业部激光雷达室主任董光焰形象解释了这一个过程，“到了大致距离之后，控制中心就会给雷达指令，在某个区域范围内寻找目标，这时雷达就启动了；通过神九舱外的主机发射激光，寻找到天宫外的‘工作目标’后，建立一根连线，其实就是一束不可见的激光，然后神九就顺着这根红线，一步一步接近，并实现对接。”  图3 激光雷达作用过程 对接背后，我们所不知道的故事 郑州是研发的主战场 拉着模拟天宫一号和神九飞船，无数次在郑开大道跑车试验 XX-9激光雷达，主要的研制过程，都在郑东新区二十七所。为了研制中模拟太空运动，二十七所专门建设了拥有6个自由度的160米的滑轨系统，能够模拟近距离交会对接过程中的数据测量，这在国内也是独一无二的“高级玩意儿”。 “我们无数次在郑开大道跑车试验，其实就是前面一辆车拉着模拟天宫的‘工作目标’，后面车拉着模拟神九的激光发射和接收设备，模拟太空中的运行，一个在跑，一个在追，不断逼近、撤离。”董光焰笑着说，其实我们试验中，很多市民都看到过，因为是后半夜，他们从车窗中探出头好奇地看着这个奇怪的东西，“我们的东西确实奇怪，卡车上面有个碉堡一样的东西，或者有点像坦克。” 选择郑开大道，董光焰说他们也经过了长期反复的选择，“我们需要一个3公里左右平直的道路，而且不能有遮挡，找过黄河大桥，看过东四环，最后发现，郑开大道有一段，正好符合需求。”在试验之初，也得到了开封和郑州警方的大力支持，“他们给我们封锁车道，帮我们进行试验，但是后来我们试验太频繁了，我们就选择后半夜，自己拿隔离墩等封闭一段进行试验，应该说我们的工作得到了地方政府的大力支持。” |
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