揭祕交會對接背後的太空“千里眼”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’。”交會對接微波雷達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。記者探營其研製單位中國航天科工集團二院25所,揭祕他們第四次“出征”的幕後故事。

新“千里眼”:會“說話” 有“盔甲”

據介紹,微波雷達主要作用在200公里到20米的中遠端範圍,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、穩定跟蹤、精準導引三大任務,“每次任務都不是上一次的簡單重複。這一次,是載人航天在雷達技術上實現平臺化、系列化的首次考驗”。

根據天宮二號及以後空間站任務的要求,交會對接將呈現常態化、快速化的趨勢,一個高效、可靠的雷達通訊平臺不可或缺。

“我們為新一代微波雷達增加了通訊功能,將來實驗室和飛船溝通會變得更及時和精準。”孫武說,這意味著以往沉默的“千里眼”會“說話”了,變得更加強大。

對於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“衝擊”微波雷達,造成雷達誤碼,甚至“失去鎖定”。

微波雷達軟體工程主任設計師徐秋峰介紹說,新一代微波雷達增強了抗單粒子打翻的能力,還採取動態重新整理等措施,“就像披上了一層自我修復的盔甲,在應對高能粒子衝擊時,能夠及時識別損傷細胞並快速克隆再生,恢復產品正常功能,抗輻射效能提高1個數量級以上”。

據介紹,微波應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,不斷相互傳遞資料,為飛船調整位置和姿態提供準確的資訊,最終實現高精度對接。

輕量化:為探月和火星探測做準備

25所空間載荷技術總體研究室主任、微波雷達主任設計師蔣清富透露,本次交會對接微波雷達技術設計超前,最新的產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專案起步於1999年,經過17年的獨立研發,如今進入系列化的關鍵階段。據悉,微波應答機已經是第二代產品,因此本次交會對接中也是第一代產品與第二代產品的匹配對接,是對後續空間站的對接測量任務的提前考驗。

在原有技術的積累上,新一代微波雷達產品重點開展了小型化、輕量化的改進。“重量是神舟十號雷達的一半,體積是以前的三分之一。”孫武說,功耗更減少到原來的三分之二。“這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揮更大作用”。

蔣清富說,不要小看“瘦身”的6公斤,“對於載人航天來說,可謂寸斤寸金”,它可能意味著天宮二號多搭載了一個產品,多開展了一項空間實驗。

新一代微波雷達的效能有多強?孫武用一系列比喻讓資料變得更直觀:“在測量範圍上,它上至北京五環一整圈,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,達到相當於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,基本小於一隻螞蟻的爬行速度。”

25所副所長黃宜虎透露,除了神舟十一號飛船發射入軌後的加電、開機自校準、目標捕獲並穩定跟蹤、精確測量之外,為了確保空間交變溫度環境下的測量精度,指控中心將控制微波雷達再進行一次在軌校準和捕獲,此後一直穩定跟蹤目標,直到交會對接任務圓滿結束。

“在航天員進駐天宮二號,組合體在軌飛行的30天裡,微波雷達團隊還將持續不斷提供保障。”黃宜虎說。

創新“基因”催生載人航天的“中國精度”

微波雷達副主任設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,很穩定,各項遙測引數正常。”

“交會對接微波雷達是載人航天非常核心的關鍵技術。”孫武說,要打破航天強國的技術封鎖,中國人只有自主創新一條路。

2002年,孫武大膽提出了一種全新的研製交會對接雷達的技術。當時,該項技術在世界範圍內都沒有被廣泛應用。面對質疑,孫武帶領研究團隊在“一片空白”中開始了技術攻堅。

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採用。2010年11月,微波雷達正樣產品交付。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,並圓滿完成任務。

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躋身世界一流,並擁有100%自主智慧財產權。

在高水平的“中國精度”背後,是令國際航天界羨慕不已的年輕團隊。據介紹,交會對接微波雷達團隊有21人,“80後”佔到85%以上,平均年齡僅為31歲。目前,“90”後也陸續加入。

賀中琴說,在投產及交付階段,研製團隊會對新技術、新材料、新工藝等9個專案開展分析、複查。“可以說,創新已經成為中國航天人代代相傳的基因”。

“要成長,你必須要獨創才行。”孫武說,“設計一次到位,研製工作嚴慎細實,這是我們成功的法寶。”

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