神舟十一號飛船上的微波雷達電腦模擬圖
[原標(biāo)題:交會對接,要靠太空“千里眼”!——對話航科工二院25所微波雷達團隊]
新華社北京10月19日電(記者屈婷)神舟十一號載人飛船即將在距離地面393公里的軌道上,與天宮二號航天器首次模擬未來空間站交會對接。其中,中國獨立研發(fā)的具備高精度測量能力的微波雷達引人注目。
“為交會對接牢牢牽起紅線的,就是這個接近A4紙大小、重量還不到6公斤的袖珍高科技‘眼睛’!苯粫䦟游⒉ɡ走_總工程師孫武介紹說。
曾在天宮一號和神舟飛船的三次空間交會對接任務(wù)中立下汗馬功勞的微波雷達,如今變得更小、更輕、更可靠。記者探營其研制單位中國航天科工集團二院25所,揭秘他們第四次“出征”的幕后故事。
新“千里眼”:會“說話” 有“盔甲”
據(jù)介紹,微波雷達主要作用在200公里到20米的中遠程范圍,可謂名副其實的“千里眼”。它和其他不同原理的測量敏感器一起密切配合,“接力”牽引著航天器從相遇到相連。
孫武說,新一代微波雷達要完成遠距離捕獲、穩(wěn)定跟蹤、精準(zhǔn)導(dǎo)引三大任務(wù),“每次任務(wù)都不是上一次的簡單重復(fù)。這一次,是載人航天在雷達技術(shù)上實現(xiàn)平臺化、系列化的首次考驗”。
2013年6月16日,總工程師孫武在研究微波雷達小型化改進方案
根據(jù)天宮二號及以后空間站任務(wù)的要求,交會對接將呈現(xiàn)常態(tài)化、快速化的趨勢,一個高效、可靠的雷達通信平臺不可或缺。
“我們?yōu)樾乱淮⒉ɡ走_增加了通信功能,將來實驗室和飛船溝通會變得更及時和精準(zhǔn)!睂O武說,這意味著以往沉默的“千里眼”會“說話”了,變得更加強大。
裝備在“天宮二號”上的微波應(yīng)答機產(chǎn)品
對于整個立在艙外的雷達來說,太空中充斥的各種高能粒子是最危險的“敵人”,它們會像潮水一樣“沖擊”微波雷達,造成雷達誤碼,甚至“失去鎖定”。
微波雷達軟件工程主任設(shè)計師徐秋峰介紹說,新一代微波雷達增強了抗單粒子打翻的能力,還采取動態(tài)刷新等措施,“就像披上了一層自我修復(fù)的盔甲,在應(yīng)對高能粒子沖擊時,能夠及時識別損傷細胞并快速克隆再生,恢復(fù)產(chǎn)品正常功能,抗輻射性能提高1個數(shù)量級以上”。
據(jù)介紹,微波應(yīng)答機安裝在天宮二號上,雷達安裝在神舟十一號飛船上,兩者就像是電話的兩端,一問一答,不斷相互傳遞數(shù)據(jù),為飛船調(diào)整位置和姿態(tài)提供準(zhǔn)確的信息,最終實現(xiàn)高精度對接。
裝備在“神舟十一號”上的微波雷達產(chǎn)品
輕量化:為探月和火星探測做準(zhǔn)備
25所空間載荷技術(shù)總體研究室主任、微波雷達主任設(shè)計師蔣清富透露,本次交會對接微波雷達技術(shù)設(shè)計超前,最新的產(chǎn)品將裝備在明年天舟一號貨運飛船上。
中國的空間交會對接雷達項目起步于1999年,經(jīng)過17年的獨立研發(fā),如今進入系列化的關(guān)鍵階段。據(jù)悉,微波應(yīng)答機已經(jīng)是第二代產(chǎn)品,因此本次交會對接中也是第一代產(chǎn)品與第二代產(chǎn)品的匹配對接,是對后續(xù)空間站的對接測量任務(wù)的提前考驗。
在原有技術(shù)的積累上,新一代微波雷達產(chǎn)品重點開展了小型化、輕量化的改進!爸亓渴巧裰凼柪走_的一半,體積是以前的三分之一!睂O武說,功耗更減少到原來的三分之二!斑@意味著雷達可以在太空工作得更久,從而將在探月和火星探測上發(fā)揮更大作用”。
蔣清富說,不要小看“瘦身”的6公斤,“對于載人航天來說,可謂寸斤寸金”,它可能意味著天宮二號多搭載了一個產(chǎn)品,多開展了一項空間實驗。
孫武(右三)和蔣清富(左二)帶領(lǐng)團隊為交會對接做準(zhǔn)備
新一代微波雷達的性能有多強?孫武用一系列比喻讓數(shù)據(jù)變得更直觀:“在測量范圍上,它上至北京五環(huán)一整圈,下至一張桌子的長度;在測距精確程度上,可以達 到一把20公分的尺長;在測角精度上,達到相當(dāng)于人眼測試視力時相鄰兩行之間的角度;在速度測量的誤差上,基本小于一只螞蟻的爬行速度。”
25所副所長黃宜虎透露,除了神舟十一號飛船發(fā)射入軌后的加電、開機自校準(zhǔn)、目標(biāo)捕獲并穩(wěn)定跟蹤、精確測量之外,為了確?臻g交變溫度環(huán)境下的測量精度,指控中心將控制微波雷達再進行一次在軌校準(zhǔn)和捕獲,此后一直穩(wěn)定跟蹤目標(biāo),直到交會對接任務(wù)圓滿結(jié)束。
“在航天員進駐天宮二號,組合體在軌飛行的30天里,微波雷達團隊還將持續(xù)不斷提供保障!秉S宜虎說。
創(chuàng)新“基因”催生載人航天的“中國精度”
微波雷達副主任設(shè)計師賀中琴很長一段時間都是團隊中唯一的女性。她介紹微波雷達時,就像一個溫柔呵護它的姐姐:“它目前工作得很好,很穩(wěn)定,各項遙測參數(shù)正常!
“交會對接微波雷達是載人航天非常核心的關(guān)鍵技術(shù)!睂O武說,要打破航天強國的技術(shù)封鎖,中國人只有自主創(chuàng)新一條路。
微波雷達團隊在討論細化掛飛試驗方案
2002年,孫武大膽提出了一種全新的研制交會對接雷達的技術(shù)。當(dāng)時,該項技術(shù)在世界范圍內(nèi)都沒有被廣泛應(yīng)用。面對質(zhì)疑,孫武帶領(lǐng)研究團隊在“一片空白”中開始了技術(shù)攻堅。
2007年,微波雷達原理樣機誕生。2008年5月,交會對接微波雷達被載人航天工程正式采用。2010年11月,微波雷達正樣產(chǎn)品交付。2011年11月3日,微波雷達首次亮相天宮一號與神舟八號的交會對接,并圓滿完成任務(wù)。
從方案提出,到第一次完成“太空之吻”,孫武和他的團隊僅用了9年時間,令中國空間交會對接雷達技術(shù)躋身世界一流,并擁有100%自主知識產(chǎn)權(quán)。
在高水平的“中國精度”背后,是令國際航天界羨慕不已的年輕團隊。據(jù)介紹,交會對接微波雷達團隊有21人,“80后”占到85%以上,平均年齡僅為31歲。目前,“90”后也陸續(xù)加入。
賀中琴說,在投產(chǎn)及交付階段,研制團隊會對新技術(shù)、新材料、新工藝等9個項目開展分析、復(fù)查!翱梢哉f,創(chuàng)新已經(jīng)成為中國航天人代代相傳的基因”。
“要成長,你必須要獨創(chuàng)才行。”孫武說,“設(shè)計一次到位,研制工作嚴(yán)慎細實,這是我們成功的法寶!
。ㄎ闹袌D片均由中國航天科工集團二院25所供圖)
[責(zé)任編輯:郭曉康]