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原標題:為空間交會對接持續輸出高精度
工人日報-中工網記者 趙劍影
2011年11月3日,天宮一號與神舟八號成功實現交會對接,中國首次在太空上演“萬里穿針”。
2020年12月6日,嫦娥五號月球采樣返回任務中,兩航天器實現交會對接,中國首次在距離地球38萬公里外成為“太空紅娘”。
2022年7月25日3時13分,問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口。兩個20噸級航天器首次在軌實現交會對接,被稱作中國航天“分量最重”的“太空之吻”。
這其中,中國航天科工二院25所研制的關鍵核心產品——微波雷達持續輸出高精度,有力確保歷次交會對接精準可靠。
在中國載人航天工程交會對接任務中,微波雷達已十次出征、連戰連捷,始終保持精確測量、穩定跟蹤。
微波雷達是空間交會對接任務的關鍵測量敏感器,具有測量及通信功能,可以在相對距離百余公里到幾米范圍實現兩飛行器間距離、速度、角度等相對運動參數的高精度測量及可靠雙向通信。
在交會對接任務中,兩個航天器以極高的速度在太空中飛行,要快速精確“找到對方”,并且平穩地實現對接,就必須準確知道彼此的位置和運動狀態,這就需要依靠一個太空導航,在太空地圖上開啟高精度的“共享實時位置”。微波雷達就是為兩個航天器提供“共享實時位置”所需要的相對距離、速度和角度信息。
微波雷達的誕生,最初源于一本涂涂畫畫的稿紙。20年前,微波雷達總設計師孫武發表了一篇論文,將一種全新的編碼方式用于微波雷達,大大提高測量距離。他想,微波傳播距離遠,不受光照影響,很適合應用在太空領域,解決當時的空間遠距離測量難題。為了實現這一想法,他帶著一批年輕人開始了自主研制原理樣機。
一切從“0”開始,很多時候困難不在于如何解決問題,而是根本無法提出問題:原理是否正確,方案是否可行,關鍵技術有哪些,需要哪些試驗驗證,沒有參考和先例,一切都是摸著石頭過河。
實驗室徹夜的燈光、試驗場凜冽的寒風、調試間里揮灑的汗水,日復一日地試驗、琢磨、更改、再試驗,在全新的領域突破一個個關鍵技術。從0到1,微波雷達在天宮一號與神舟八號交會對接任務中完成了舉世矚目的“首秀”。
微波雷達的技術優勢主要體現在小型化、低功耗要求下可實現搜索空域大、作用距離遠及測量精度高。在中國首次交會對接任務中,微波雷達以優于工程總體要求的卓越表現首戰告捷。此后,微波雷達不斷升級,性能不斷完善。
執行問天實驗艙與天和核心艙交會對接任務的微波雷達,增加了測量通信一體化功能,這是為適應空間站建設階段多艙對接增加的“定制化”功能,可識別不同對接口處的應答機。
“我們把執行空間站建設的微波雷達定義為二代產品,它延續了第一代產品的測量性能,不僅增加了測量通信一體化功能,還采用軟件加固方法為產品搭建了一套“自我修復系統”,就像披上了一層自我修復的盔甲,在應對空間高能粒子沖擊時能及時識別損傷并快速恢復產品正常功能。”孫武介紹說,“這都是為適應空間站建設任務要求。”
十年來,中國交會對接技術持續創新、更加先進,微波雷達的精度也在體積更小、重量更輕、功耗更低的情況下,逐步實現幾個數量級的提升,這意味著它在太空中測量得更準、工作得更久……
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