信息來(lái)源：中國航天報 

    我國天宮二號目標飛行器以及中國空間站太空交會(huì )對接將擁有“火眼金睛”——我國首臺第三代交會(huì )對接光學(xué)成像敏感器。該敏感器不僅“看得清”還能“看得遠”，從幾十萬(wàn)公里開(kāi)始為飛行器與飛船“穿針引線(xiàn)”，最終完成對接。

    日前，我國首臺第三代交會(huì )對接光學(xué)成像敏感器研制成功。

    作為該敏感器承研單位，中國航天科技集團公司五院502所從2011年開(kāi)始，歷經(jīng)4年技術(shù)攻關(guān)，完成了第三代產(chǎn)品的研制工作。新一代產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標已經(jīng)達到甚至超過(guò)國際先進(jìn)水平。

    “萬(wàn)里穿針”需好“眼”

    光學(xué)成像敏感器是用于飛船與目標飛行器交會(huì )對接的近距離成像測量敏感器，由位于飛船上的相機和位于目標飛行器上的目標標志器組成。相機通過(guò)對標志器進(jìn)行成像測量，得到飛船與目標飛行器間的相對位置和相對姿態(tài)數據，為兩個(gè)飛行器提供相對導航的測量信息。

    飛船與目標飛行器在太空交會(huì )對接，要經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)公里的追逐，完成“穿針引線(xiàn)”的動(dòng)作，上演完美之“吻”，最終聯(lián)成一體。其平移靠攏是最關(guān)鍵的階段，也是難度最大、要求最高、風(fēng)險極大的階段。從二者距離150米開(kāi)始直到最終完成對接，光學(xué)成像敏感器是唯一同時(shí)具備位置和姿態(tài)相對測量能力的敏感器，好比飛行器的“眼睛”。

    “‘眼神兒’如果不好使，會(huì )導致交會(huì )對接任務(wù)失敗甚至是兩個(gè)飛行器碰撞，將會(huì )嚴重威脅航天員和飛船的安全。”原產(chǎn)品主任設計師、502所光學(xué)成像敏感器事業(yè)部黨支部書(shū)記趙春暉說(shuō)，因此，光學(xué)成像敏感器成為關(guān)系交會(huì )對接任務(wù)成敗的關(guān)鍵單機，不容出現任何閃失。

    全面提高安全性

    當兩個(gè)比子彈速度快約8倍的高速飛行器在飛行中靠近時(shí)，即使在太陽(yáng)強光直射時(shí)，光學(xué)成像敏感器這一飛行器的“眼睛”也不能眨動(dòng)，還得給目標飛行器上的目標標志器拍照，對照片實(shí)時(shí)分析后判斷距離和姿態(tài)信息。

    在之前神舟飛船與天宮一號目標飛行器的交會(huì )對接任務(wù)中，應用的都是第一代交會(huì )對接光學(xué)成像敏感器，其第二代產(chǎn)品目前應用于部分試驗衛星上，均圓滿(mǎn)完成了測量任務(wù)，表現出色。研制團隊并沒(méi)有滿(mǎn)足現狀，在前兩代產(chǎn)品的基礎上，著(zhù)眼未來(lái)，研發(fā)了新一代產(chǎn)品。

    “太空中太陽(yáng)光的照射強度是地球上的3~5倍，飛行器的‘眼睛’在交會(huì )對接時(shí)很容易被閃壞。”502所光學(xué)成像敏感器事業(yè)部主任設計師龔德鑄介紹，通過(guò)采用新技術(shù)，第三代交會(huì )對接光學(xué)成像敏感器已煉成“火眼金睛”，即使在強光環(huán)境下也能“看清”目標，極大地提高了交會(huì )對接的可靠性。

    “抗雜散光能力的提高還使得飛行器交會(huì )對接的工作弧段變長(cháng)，在軌可對接時(shí)間達到原來(lái)的2倍左右，相應也使飛行器發(fā)射窗口期有了更大選擇余地。”原飛船控制分系統主任設計師、502所科技委副主任解永春介紹。

    此外，研制人員還將第三代產(chǎn)品對于目標的首次捕獲時(shí)間提高了一個(gè)數量級——由原來(lái)的約10秒提高至不到1秒。“這個(gè)時(shí)間就好比司機開(kāi)車(chē)時(shí)被強光晃到眼睛后恢復正常視力的時(shí)間。”產(chǎn)品設計師郭紹剛解釋說(shuō)。與此同時(shí)，第三代“眼睛”從看到目標到做出判斷的響應時(shí)間也大大縮短，更好地保證了交會(huì )對接過(guò)程的安全。

    將用于天宮二號和空間站

    “第三代交會(huì )對接光學(xué)成像敏感器將應用于天宮二號目標飛行器以及中國空間站。”502所光學(xué)成像敏感器事業(yè)部副部長(cháng)王立透露。

    據介紹，未來(lái)我國空間站全天時(shí)的人員和貨物運輸更加講究對交會(huì )對接時(shí)間的把握，而第三代產(chǎn)品可以很好地滿(mǎn)足這一需求。同時(shí)，新一代產(chǎn)品研制工作的圓滿(mǎn)完成，也為后續研發(fā)團隊細化研發(fā)、使產(chǎn)品更好地與當前航天任務(wù)多樣化相適應，打下了良好基礎。

    在航天領(lǐng)域，導航敏感器分為兩類(lèi)：一類(lèi)是針對神舟飛船與天宮一號目標飛行器等在軌服役航天器的交會(huì )對接光學(xué)成像敏感器(CRDS)，后續的在軌加注操作等也需要這類(lèi)產(chǎn)品提供保障；另一類(lèi)則是針對失效衛星或空間碎片的交會(huì )測量光學(xué)成像敏感器(NLS)。

    將來(lái)，CRDS可拓展應用于空間在軌服務(wù)、飛機空中自動(dòng)加油、水下無(wú)人航行器交會(huì )對接等領(lǐng)域。目前502所正在攻克的NLS技術(shù)近十年來(lái)也一直是國際上的研究熱點(diǎn)，可應用于衛星在軌加注、維護等服務(wù)。“其代表了導航敏感器的技術(shù)趨勢，具有廣闊的應用前景。”王立說(shuō)。