神舟十一號(hào)飛船上的微波雷達(dá)電腦模擬圖
[原標(biāo)題:交會(huì)對(duì)接,要靠太空“千里眼”!——對(duì)話航科工二院25所微波雷達(dá)團(tuán)隊(duì)]
新華社北京10月19日電(記者屈婷)神舟十一號(hào)載人飛船即將在距離地面393公里的軌道上,與天宮二號(hào)航天器首次模擬未來空間站交會(huì)對(duì)接。其中,中國(guó)獨(dú)立研發(fā)的具備高精度測(cè)量能力的微波雷達(dá)引人注目。
“為交會(huì)對(duì)接牢牢牽起紅線的,就是這個(gè)接近A4紙大小、重量還不到6公斤的袖珍高科技‘眼睛’。”交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)總工程師孫武介紹說。
曾在天宮一號(hào)和神舟飛船的三次空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)中立下汗馬功勞的微波雷達(dá),如今變得更小、更輕、更可靠。記者探營(yíng)其研制單位中國(guó)航天科工集團(tuán)二院25所,揭秘他們第四次“出征”的幕后故事。
新“千里眼”:會(huì)“說話” 有“盔甲”
據(jù)介紹,微波雷達(dá)主要作用在200公里到20米的中遠(yuǎn)程范圍,可謂名副其實(shí)的“千里眼”。它和其他不同原理的測(cè)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(dá)要完成遠(yuǎn)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(jiǎn)單重復(fù)。這一次,是載人航天在雷達(dá)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化、系列化的首次考驗(yàn)”。
2013年6月16日,總工程師孫武在研究微波雷達(dá)小型化改進(jìn)方案
根據(jù)天宮二號(hào)及以后空間站任務(wù)的要求,交會(huì)對(duì)接將呈現(xiàn)常態(tài)化、快速化的趨勢(shì),一個(gè)高效、可靠的雷達(dá)通信平臺(tái)不可或缺。
“我們?yōu)樾乱淮⒉ɡ走_(dá)增加了通信功能,將來實(shí)驗(yàn)室和飛船溝通會(huì)變得更及時(shí)和精準(zhǔn)。”孫武說,這意味著以往沉默的“千里眼”會(huì)“說話”了,變得更加強(qiáng)大。
裝備在“天宮二號(hào)”上的微波應(yīng)答機(jī)產(chǎn)品
對(duì)于整個(gè)立在艙外的雷達(dá)來說,太空中充斥的各種高能粒子是最危險(xiǎn)的“敵人”,它們會(huì)像潮水一樣“沖擊”微波雷達(dá),造成雷達(dá)誤碼,甚至“失去鎖定”。
微波雷達(dá)軟件工程主任設(shè)計(jì)師徐秋峰介紹說,新一代微波雷達(dá)增強(qiáng)了抗單粒子打翻的能力,還采取動(dòng)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(duì)高能粒子沖擊時(shí),能夠及時(shí)識(shí)別損傷細(xì)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(gè)數(shù)量級(jí)以上”。
據(jù)介紹,微波應(yīng)答機(jī)安裝在天宮二號(hào)上,雷達(dá)安裝在神舟十一號(hào)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(shí)現(xiàn)高精度對(duì)接。
裝備在“神舟十一號(hào)”上的微波雷達(dá)產(chǎn)品
輕量化:為探月和火星探測(cè)做準(zhǔn)備
25所空間載荷技術(shù)總體研究室主任、微波雷達(dá)主任設(shè)計(jì)師蔣清富透露,本次交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)技術(shù)設(shè)計(jì)超前,最新的產(chǎn)品將裝備在明年天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船上。
中國(guó)的空間交會(huì)對(duì)接雷達(dá)項(xiàng)目起步于1999年,經(jīng)過17年的獨(dú)立研發(fā),如今進(jìn)入系列化的關(guān)鍵階段。據(jù)悉,微波應(yīng)答機(jī)已經(jīng)是第二代產(chǎn)品,因此本次交會(huì)對(duì)接中也是第一代產(chǎn)品與第二代產(chǎn)品的匹配對(duì)接,是對(duì)后續(xù)空間站的對(duì)接測(cè)量任務(wù)的提前考驗(yàn)。
在原有技術(shù)的積累上,新一代微波雷達(dá)產(chǎn)品重點(diǎn)開展了小型化、輕量化的改進(jìn)。“重量是神舟十號(hào)雷達(dá)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(dá)可以在太空工作得更久,從而將在探月和火星探測(cè)上發(fā)揮更大作用”。
蔣清富說,不要小看“瘦身”的6公斤,“對(duì)于載人航天來說,可謂寸斤寸金”,它可能意味著天宮二號(hào)多搭載了一個(gè)產(chǎn)品,多開展了一項(xiàng)空間實(shí)驗(yàn)。
孫武(右三)和蔣清富(左二)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)為交會(huì)對(duì)接做準(zhǔn)備
新一代微波雷達(dá)的性能有多強(qiáng)?孫武用一系列比喻讓數(shù)據(jù)變得更直觀:“在測(cè)量范圍上,它上至北京五環(huán)一整圈,下至一張桌子的長(zhǎng)度;在測(cè)距精確程度上,可以達(dá) 到一把20公分的尺長(zhǎng);在測(cè)角精度上,達(dá)到相當(dāng)于人眼測(cè)試視力時(shí)相鄰兩行之間的角度;在速度測(cè)量的誤差上,基本小于一只螞蟻的爬行速度!
25所副所長(zhǎng)黃宜虎透露,除了神舟十一號(hào)飛船發(fā)射入軌后的加電、開機(jī)自校準(zhǔn)、目標(biāo)捕獲并穩(wěn)定跟蹤、精確測(cè)量之外,為了確?臻g交變溫度環(huán)境下的測(cè)量精度,指控中心將控制微波雷達(dá)再進(jìn)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(huì)對(duì)接任務(wù)圓滿結(jié)束。
“在航天員進(jìn)駐天宮二號(hào),組合體在軌飛行的30天里,微波雷達(dá)團(tuán)隊(duì)還將持續(xù)不斷提供保障。”黃宜虎說。
創(chuàng)新“基因”催生載人航天的“中國(guó)精度”
微波雷達(dá)副主任設(shè)計(jì)師賀中琴很長(zhǎng)一段時(shí)間都是團(tuán)隊(duì)中唯一的女性。她介紹微波雷達(dá)時(shí),就像一個(gè)溫柔呵護(hù)它的姐姐:“它目前工作得很好,很穩(wěn)定,各項(xiàng)遙測(cè)參數(shù)正常。”
“交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)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(qiáng)國(guó)的技術(shù)封鎖,中國(guó)人只有自主創(chuàng)新一條路。
微波雷達(dá)團(tuán)隊(duì)在討論細(xì)化掛飛試驗(yàn)方案
2002年,孫武大膽提出了一種全新的研制交會(huì)對(duì)接雷達(dá)的技術(shù)。當(dāng)時(shí),該項(xiàng)技術(shù)在世界范圍內(nèi)都沒有被廣泛應(yīng)用。面對(duì)質(zhì)疑,孫武帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)在“一片空白”中開始了技術(shù)攻堅(jiān)。
2007年,微波雷達(dá)原理樣機(jī)誕生。2008年5月,交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)被載人航天工程正式采用。2010年11月,微波雷達(dá)正樣產(chǎn)品交付。2011年11月3日,微波雷達(dá)首次亮相天宮一號(hào)與神舟八號(hào)的交會(huì)對(duì)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(tuán)隊(duì)僅用了9年時(shí)間,令中國(guó)空間交會(huì)對(duì)接雷達(dá)技術(shù)躋身世界一流,并擁有100%自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
在高水平的“中國(guó)精度”背后,是令國(guó)際航天界羨慕不已的年輕團(tuán)隊(duì)。據(jù)介紹,交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)會(huì)對(duì)新技術(shù)、新材料、新工藝等9個(gè)項(xiàng)目開展分析、復(fù)查!翱梢哉f,創(chuàng)新已經(jīng)成為中國(guó)航天人代代相傳的基因”。
“要成長(zhǎng),你必須要獨(dú)創(chuàng)才行。”孫武說,“設(shè)計(jì)一次到位,研制工作嚴(yán)慎細(xì)實(shí),這是我們成功的法寶!
。ㄎ闹袌D片均由中國(guó)航天科工集團(tuán)二院25所供圖)
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