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【新華網】“從0到100”!分毫不差,他們做到了
來(lai)源:新聞(wen)中心(xin)
發布(bu)時間:2023年11月06日 編輯:新聞中心

  試想(xiang),在(zai)超高速(su)公(gong)路上(shang),兩輛小汽車(che)(che)(che)正以每秒7.8公(gong)里(li)的極速(su)飛馳。如果讓后(hou)一(yi)輛汽車(che)(che)(che)向前加速(su),分毫不(bu)差(cha)地將車(che)(che)(che)頭上(shang)的一(yi)根細線穿(chuan)進前車(che)(che)(che)車(che)(che)(che)尾的針眼里(li),該怎(zen)樣做(zuo)到?

  你大(da)概會說(shuo),這不可(ke)能(neng)。

  然而,中國電科二(er)十(shi)七所(suo)(以(yi)下簡稱(cheng)“二(er)十(shi)七所(suo)”)交會對接激光(guang)雷(lei)達團隊,讓(rang)這種不可(ke)能(neng)成為可(ke)能(neng)。

       對(dui)這(zhe)個團(tuan)隊而言(yan),要實(shi)現(xian)穿針(zhen)(zhen)引線的“小汽(qi)車”其實(shi)就(jiu)是太(tai)(tai)空中的飛船(chuan)與(yu)(yu)空間站(zhan),“針(zhen)(zhen)眼”就(jiu)是航天器的對(dui)接(jie)接(jie)口。而在太(tai)(tai)空中引導飛船(chuan)與(yu)(yu)空間站(zhan)實(shi)現(xian)交(jiao)會對(dui)接(jie)的“慧眼”,就(jiu)是交(jiao)會對(dui)接(jie)激光雷達。如今,交(jiao)會對(dui)接(jie)激光雷達已多次(ci)支撐我(wo)國載人航天任(ren)務(wu)完(wan)成。

10月26日(ri),在(zai)交會(hui)對接激光雷達引導下,神(shen)舟十七號(hao)載人飛船(chuan)和空間站天和核心艙(cang)前向端口成功對接。新華社記者 金(jin)立旺 攝(she)

  

“雪山腳下蹚出一條路”

       神舟十七號發射前(qian),魏龍超的心(xin)弦又繃(beng)緊了。

  作為二(er)十七所光(guang)電系統部高級工程師,魏龍超在交會對接激光(guang)雷達的研發(fa)道路上(shang)已經(jing)走了10年。向記者回憶起研發(fa)之(zhi)初(chu)的經(jing)歷,他感(gan)慨萬(wan)千。

  1995年,二十七(qi)所激光(guang)部起草論(lun)證書(shu),“太空中的慧眼(yan)”從構想(xiang)走向科學(xue)體(ti)系論(lun)證;

  2005年,交會對接激光雷達研(yan)發項目(mu)(mu)正式啟動,應(ying)用目(mu)(mu)標是用于6年后(hou)升空的“神(shen)八”。 

  當時(shi),交會對接激光雷(lei)達是一(yi)項(xiang)前(qian)無古人的新(xin)技(ji)術(shu),無技(ji)術(shu)基礎、缺乏(fa)相(xiang)關文(wen)獻,實地測試條件也不(bu)具(ju)備。

  研發(fa)團隊只能(neng)參(can)考(kao)國(guo)內外資(zi)料,再(zai)結合(he)地(di)面(mian)試驗(yan)(yan),推演太空(kong)中的情況(kuang)。二十七所所址在(zai)河南(nan)鄭州,由于海(hai)拔低,受大氣環流影響大,不適合(he)做地(di)面(mian)試驗(yan)(yan)。幾經考(kao)察,他們把試驗(yan)(yan)地(di)選在(zai)了云南(nan)麗(li)江(jiang)。

二十七(qi)所(suo)激(ji)光雷(lei)達團隊在實驗(yan)室的研發現(xian)場(chang)。受訪者供(gong)圖

 

  二十七所光(guang)電系統部(bu)高級工程師(shi)封治華,到現在都還記得(de)麗江那(nei)個早春——

       2011年3月,距(ju)離“神(shen)八(ba)”發射不(bu)足一年,激光雷達(da)處于驗證調(diao)試的(de)關鍵期。在經歷兩周不(bu)眠(mian)不(bu)休的(de)“魔鬼(gui)式”系統聯調(diao)后,封治華一行五(wu)人帶著激光雷達(da)來到麗江,測試激光雷達(da)的(de)信號(hao)接(jie)收與系統探測跟蹤威(wei)力。

  為了模仿太空中的交會(hui)對(dui)接環境,他們把激光(guang)雷達主設備(bei)架(jia)在酒店頂樓,然后在距(ju)其(qi)約(yue)11公里的山上放置(zhi)信號捕獲目標。

  那是一座玉(yu)龍雪山腳(jiao)下的(de)小荒山,人(ren)跡罕(han)至。封治(zhi)華和(he)另外兩名(ming)設(she)計(ji)師(shi)一起,背著兩套重達(da)幾(ji)十斤的(de)接(jie)收設(she)備,在滿是坑洼與石礫的(de)大山上(shang),尋(xun)找合(he)適的(de)接(jie)收點(dian)位。

  封治華說:“激光雷達(da)的(de)搜(sou)索范(fan)圍有限,我(wo)們背(bei)著接(jie)收器(qi)在(zai)山上不停地移動,反復變換位(wei)置,不斷配(pei)合調(diao)試來完(wan)成信號(hao)接(jie)收。荒山野嶺間(jian)沒有路,只能硬生(sheng)生(sheng)地蹚。”

  封治華的回憶里,玉龍雪(xue)山(shan)下的那(nei)個(ge)春天,很美;自己用腳步丈量(liang)出(chu)的路,很長。

“從0到100”

  雖然在交會對接激(ji)光雷達研(yan)(yan)發之初,二十(shi)七所研(yan)(yan)發團(tuan)隊完全處(chu)于“零基礎(chu)”的狀態,但是中國(guo)航天對團(tuan)隊提出的要求(qiu)是——“百(bai)分(fen)百(bai)”。

  “這(zhe)不是‘從(cong)0到1’,是‘從(cong)0到100’。”魏龍超說(shuo),中(zhong)國航天的質量管理(li)體系(xi)極其(qi)嚴格,每一件產品下線之(zhi)前(qian),技(ji)術人員必須對其(qi)有百(bai)分之(zhi)百(bai)的把握。

  封治華回憶說:

       “有(you)一(yi)(yi)次,我(wo)們做系統(tong)測試時(shi)(shi)發(fa)現數據(ju)不(bu)(bu)穩定(ding),顯示(shi)有(you)系統(tong)干擾(rao)。排查(cha)定(ding)位(wei)問(wen)題(ti)沒(mei)有(you)捷徑可(ke)走,我(wo)們從(cong)分系統(tong)到單(dan)機、從(cong)電路板再(zai)到微小(xiao)的器件(jian)逐一(yi)(yi)測試。干擾(rao)源種類多,干擾(rao)又屬于偶發(fa)現象,需(xu)要24小(xiao)時(shi)(shi)不(bu)(bu)斷(duan)進行(xing)。經(jing)過連續奮戰(zhan),我(wo)們最終發(fa)現是某(mou)一(yi)(yi)處電路設計不(bu)(bu)合理導致了電磁干擾(rao)。”

  二十七(qi)所激光(guang)雷達團隊在實驗室的(de)研發(fa)現場(chang)。受訪者供圖

   ;    找到(dao)問題后的(de)修(xiu)改更是難(nan)處所(suo)在。整(zheng)個系(xi)統相連,牽一(yi)發而動全身,對一(yi)處細節進行的(de)小(xiao)改動就可能影(ying)響到(dao)全局。如同用(yong)積木蓋了一(yi)座(zuo)高樓,要變動其中的(de)一(yi)塊(kuai),就要考慮對整(zheng)體的(de)影(ying)響。

  產品交付后,封治華心(xin)里的石頭(tou)并(bing)沒(mei)(mei)有(you)落地(di)。雷達上(shang)天以(yi)后能不能圓滿完成任(ren)務?天地(di)差異的計算(suan)是否精準(zhun)?飛船萬一沒(mei)(mei)有(you)對接上(shang)怎(zen)么(me)辦?無(wu)數個問號在他心(xin)里“咚咚咚”地(di)敲鼓。

  “航(hang)天與(yu)地面操作不(bu)一(yi)樣,它不(bu)能維修,也無法重來(lai)(lai)。理性(xing)上(shang),所有實驗都(dou)做過(guo)了(le),能驗證的(de)也都(dou)驗證完成了(le),并且(qie)做了(le)很(hen)多冗余(yu)設計;感性(xing)上(shang),我(wo)就是(shi)止不(bu)住地忐(tan)忑、擔(dan)心。就像是(shi)一(yi)個(ge)母親擔(dan)心出遠門(men)的(de)孩子。”封治(zhi)華說,“有一(yi)次,我(wo)做噩夢(meng),夢(meng)見主任(ren)對我(wo)說,咱們(men)的(de)雷達沒對上(shang),我(wo)一(yi)下就驚(jing)醒了(le)。過(guo)幾分鐘才緩(huan)過(guo)來(lai)(lai),想(xiang)起(qi)飛船還沒發射。”

  2011年11月3日,神舟八號(hao)飛船與(yu)天宮一號(hao)成功完成剛性(xing)連(lian)接,形成組合體,交會對接激光雷達(da)首戰告捷(jie)。然而,坐在會議(yi)室大屏幕前(qian)的(de)團隊成員(yuan)們,卻并(bing)沒有(you)爆發出想象中的(de)掌聲與(yu)歡呼。擦掉淚水(shui)與(yu)汗水(shui),他(ta)們更多(duo)的(de)感覺是放松(song)——今晚,終于可以(yi)睡個好覺了。

“激光雷達技術永不成熟”

  隨著我(wo)國航天技術(shu)不斷更新迭代,二十七所研(yan)發團隊(dui)面臨(lin)的挑戰(zhan)也越來越多。徑向交(jiao)會(hui)對接,成為擺在團隊(dui)面前的新任務。

  封(feng)治華說:“形象地(di)說,原(yuan)來的(de)(de)對(dui)接方式是(shi)‘兩(liang)車(che)追(zhui)尾(wei)’,而徑向(xiang)交會(hui)對(dui)接就是(shi)后面的(de)(de)汽車(che)‘漂移(yi)’過去,拐個(ge)急(ji)彎,精確地(di)把(ba)‘線’穿到(dao)前車(che)車(che)頭(tou)的(de)(de)針眼里去。”

二十七所激光雷達團隊在實驗室的研發現場。受訪者供圖

       2021年10月,神舟(zhou)十三號載人(ren)飛船搭載3名航天員發射(she)成功(gong),并首(shou)次以徑向交會對接的方式(shi)實現與天和核心艙的連接。

  魏(wei)龍(long)超自豪地說(shuo):“這次對(dui)接在(zai)觀(guan)測坐標(biao)系復雜變換的(de)條件下,激(ji)光(guang)雷達(da)始(shi)終(zhong)保持(chi)對(dui)預(yu)設目標(biao)的(de)穩定跟蹤(zong),并(bing)在(zai)預(yu)設切(qie)換點迅速完(wan)成不同合(he)作目標(biao)間快速切(qie)換,保證了全程高精度(du)測量數據(ju)的(de)穩定有效。”

  2023年5月(yue),航天交(jiao)(jiao)會對接(jie)激光雷(lei)達與(yu)神舟十六號同步升空(kong),成(cheng)功進行了空(kong)間(jian)站核心艙徑向端口(kou)交(jiao)(jiao)會對接(jie)的精確引導,完成(cheng)了中國空(kong)間(jian)站應(ying)用與(yu)發展新階段的首次載人任務(wu)。

  此次,在神舟十七號(hao)飛(fei)船(chuan)與空(kong)間(jian)站核心艙前向端(duan)口交會對(dui)(dui)接接近段和靠(kao)攏段,激(ji)光雷達(da)順利完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)了對(dui)(dui)目標空(kong)間(jian)站的搜(sou)索、捕獲、跟蹤測量,支持(chi)飛(fei)船(chuan)GNC系統完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)空(kong)間(jian)交會對(dui)(dui)接控(kong)制任務并(bing)形成(cheng)(cheng)(cheng)“三艙三船(chuan)”組合體,助力中國(guo)空(kong)間(jian)站應用發展(zhan)進入新階(jie)段。

記者向二十七所光電系統部負責人范海震提(ti)問: 

  “激(ji)光雷達‘上天(tian)’這么多次(ci),是否意(yi)味著這項技術(shu)已經成熟(shu)?”

  范海震說:“不(bu),激光雷達技術(shu)永遠不(bu)會成熟(shu)。我們始終有新(xin)(xin)的山峰要攀,新(xin)(xin)的困(kun)難要攻(gong)克,新(xin)(xin)的路(lu)要走。”

  范海震表示,目前,團隊已經(jing)完成(cheng)了后續神舟(zhou)飛(fei)船的(de)激光雷(lei)達配備(bei),并同時(shi)著(zhu)手研發(fa)更先進的(de)設(she)備(bei),為服務(wu)國家(jia)探月、探火(huo)戰略作技術儲備(bei)。

  

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