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這些光學高科技助神舟飛船與空間站交會對接

來源:科技日報2021-06-22 我要評論(0 )   

2021年6月17日15時54分,神舟十二號飛船與(yu) 空間站成功交會(hui) 對接,中國航天員首次進入了自己的太空家園,他們(men) 將在這裏工作生活數月,成為(wei) 我國空間科研和太空生活的開拓者。...

2021年6月17日15時54分,神舟十二號飛船與(yu) 空間站成功交會(hui) 對接,中國航天員首次進入了自己的太空家園,他們(men) 將在這裏工作生活數月,成為(wei) 我國空間科研和太空生活的開拓者。由長春光機所研製的光學成像敏感器光學係統及激光投射散斑抑製係統兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵組件和TV攝像機、十字靶標、TV瞄準鏡等設備在神舟十二號、天舟二號兩(liang) 飛船與(yu) 空間站的交會(hui) 對接中發揮了重要作用。

承擔這次交會(hui) 對接精確瞄準的設備是第三代光學成像敏感器,由中國航天五院502所承製,其中光學成像敏感器光學係統及激光投射散斑抑製係統兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵組件,由中科院長春光機所研製。與(yu) 前兩(liang) 代光學成像敏感器相比,有著更大的捕獲範圍、更高的瞄準精度以及更強的抗雜光幹擾能力。

兩(liang) 個(ge) 比子彈速度快約8倍的高速飛行器在軌道上要進行捕獲和對準並非易事。光學成像敏感器激光投射散斑抑製係統就好像一把特殊的“手電”,而光學成像敏感器光學係統則是一隻銳利的“眼睛”。神舟飛船用“手電”照射空間站上的合作目標,然後“眼睛”通過判讀合作目標的分布關(guan) 係,確定兩(liang) 個(ge) 飛行器的相對位置,修正偏差,實現精準對接。

這把“手電”到底特殊在哪呢?原來這把“手電”——光學成像敏感器激光投射散斑抑製係統發射的是兩(liang) 種不同波長的激光,它將由於(yu) 幹涉效應明暗不均的激光散斑進行勻化,使得在±17°範圍內(nei) 的激光分布均勻。如果沒有它,當神舟飛船的“眼睛”看空間站時就會(hui) 有時“晃眼睛”有時“看不清”。而正因為(wei) 有了這把特殊的“手電”,神舟飛船在全視場範圍內(nei) 都可以“看清”空間站,確保了兩(liang) 個(ge) 飛行器實現交會(hui) 對接。

而神舟飛船的這隻“眼睛”也不一般。兩(liang) 個(ge) 飛行器在偌大的太空中要實現交會(hui) 對接就好比在穿針引線,不可差一絲(si) 一毫。這隻“眼睛”——光學成像敏感器光學係統的絕對畸變誤差為(wei) 1微米。有了這個(ge) 光學係統,第三代光學成像敏感器在兩(liang) 個(ge) 近十米的飛行器即將對接時,可以實現不大於(yu) 3mm的瞄準精度,可謂精確無誤。

安裝在神舟十二號上的TV攝像機和空間站上的十字靶標也是長春光機所研製的。TV攝像機是航天員在艙外的電子眼,它的任務是在手控交會(hui) 對接模式當中幫助航天員和地麵飛行控製中心找到並瞄準空間站上的合作“靶標”,實現精確對接,在自動交會(hui) 對接中也可以實時監控兩(liang) 飛船的相對位置。TV攝像機和靶標不像在艙內(nei) 的設備那樣可以受到艙壁的保護,它安裝在飛船艙外,可以在空間射線、高低溫環境下正常工作。同時無論飛船位於(yu) 軌道的陽照區還是陰影區,都可以在太空黑背景的條件下,對空間站上的“靶標”進行正常成像,這也是TV攝像機的獨門絕活。

在神舟十二號飛船上還有一個(ge) 長春光機所研製的設備——TV瞄準鏡。它的關(guan) 鍵作用是在飛船在軌飛行和返回地球的時候,為(wei) 航天員實時確認飛船姿態。它有中心一個(ge) 視場和周邊8個(ge) 視場,每一個(ge) 視場都要準確無誤地對準地球的相應位置,否則會(hui) 造成航天員判讀錯誤。長春光機所研製的TV攝像機和TV瞄準鏡早在神舟八號時就有應用,並且在神舟八號到神舟十二號上都出色地完成了任務。

神舟飛船交會(hui) 對接設備項目團隊負責人是劉偉(wei) 奇研究員,團隊成員平均年齡在35歲左右。在研製過程中,項目團隊成員大力協同、攻堅克難,發揚“特別能吃苦、特別能戰鬥、特別能攻關(guan) 、特別能奉獻”的載人航天精神,保證了設備能夠順利交付並成功完成任務。


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