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“從0到100”!分毫不差,他們做到了不敢公布的秘密是什么?

來(lái)源: 責(zé)編: 時(shí)間:2023-11-03 09:16:51 447觀看
導(dǎo)讀 試想,在超高速公路上,兩輛小汽車(chē)正以每秒7.8公里的極速飛馳。如果讓后一輛汽車(chē)向前加速,分毫不差地將車(chē)頭上的一根細(xì)線穿進(jìn)前車(chē)車(chē)尾的針眼里,該怎樣做到?你大概會(huì)說(shuō),這不可能。然而,中國(guó)電科二十七所(以下簡(jiǎn)稱&ldqu

試想,在超高速公路上,兩輛小汽車(chē)正以每秒7.8公里的極速飛馳。如果讓后一輛汽車(chē)向前加速,分毫不差地將車(chē)頭上的一根細(xì)線穿進(jìn)前車(chē)車(chē)尾的針眼里,該怎樣做到?VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

你大概會(huì)說(shuō),這不可能。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

然而,中國(guó)電科二十七所(以下簡(jiǎn)稱“二十七所”)交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì),讓這種不可能成為可能。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

對(duì)這個(gè)團(tuán)隊(duì)而言,要實(shí)現(xiàn)穿針引線的“小汽車(chē)”其實(shí)就是太空中的飛船與空間站,“針眼”就是航天器的對(duì)接接口。而在太空中引導(dǎo)飛船與空間站實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接的“慧眼”,就是交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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10月26日,在交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)引導(dǎo)下,神舟十七號(hào)載人飛船和空間站天和核心艙前向端口成功對(duì)接。圖為在北京航天飛行控制中心拍攝的對(duì)接過(guò)程畫(huà)面。新華社記者 金立旺 攝VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

從2011年在神舟八號(hào)首次亮相,到2021年助力神舟十三號(hào)與空間站組合體首次實(shí)現(xiàn)徑向交會(huì)對(duì)接,再到今年10月26日助力神舟十七號(hào)對(duì)接空間站核心艙前向端口形成“三艙三船”組合體,交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)已多次支撐我國(guó)載人航天任務(wù)完成。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“雪山腳下蹚出一條路”VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

神舟十七號(hào)發(fā)射前,魏龍超的心弦又繃緊了。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

作為二十七所光電系統(tǒng)部高級(jí)工程師,魏龍超在交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)的研發(fā)道路上已經(jīng)走了10年。向科技日?qǐng)?bào)記者回憶起研發(fā)之初的經(jīng)歷,他感慨萬(wàn)千。  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1995年,二十七所激光部起草論證書(shū),“太空中的慧眼”從構(gòu)想走向科學(xué)體系論證;2005年,交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)研發(fā)項(xiàng)目正式啟動(dòng),應(yīng)用目標(biāo)是用于6年后升空的“神八”。 VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

當(dāng)時(shí),交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)是一項(xiàng)前無(wú)古人的新技術(shù),無(wú)技術(shù)基礎(chǔ)、缺乏相關(guān)文獻(xiàn),實(shí)地測(cè)試條件也不具備。 VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“要做出一個(gè)在天上用的激光雷達(dá),可我們沒(méi)人上過(guò)天。”魏龍超說(shuō),“天上的條件到底是怎么樣的,我們根本就不知道。”  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

研發(fā)團(tuán)隊(duì)只能參考國(guó)內(nèi)外資料,再結(jié)合地面試驗(yàn),推演太空中的情況。二十七所所址在河南鄭州,由于海拔低,受大氣環(huán)流影響大,不適合做地面試驗(yàn)。幾經(jīng)考察,他們把試驗(yàn)地選在了云南麗江。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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二十七所激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。受訪者供圖VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

二十七所光電系統(tǒng)部高級(jí)工程師封治華,到現(xiàn)在都還記得麗江那個(gè)早春——  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

2011年3月,距離“神八”發(fā)射不足一年,激光雷達(dá)處于驗(yàn)證調(diào)試的關(guān)鍵期。在經(jīng)歷兩周不眠不休的“魔鬼式”系統(tǒng)聯(lián)調(diào)后,封治華一行五人帶著激光雷達(dá)來(lái)到麗江,測(cè)試激光雷達(dá)的信號(hào)接收與系統(tǒng)探測(cè)跟蹤威力。 VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

為了模仿太空中的交會(huì)對(duì)接環(huán)境,他們把激光雷達(dá)主設(shè)備架在酒店頂樓,然后在距其約11公里的山上放置信號(hào)捕獲目標(biāo)。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

那是一座玉龍雪山腳下的小荒山,人跡罕至。封治華和另外兩名設(shè)計(jì)師一起,背著兩套重達(dá)幾十斤的接收設(shè)備,在滿是坑洼與石礫的大山上,尋找合適的接收點(diǎn)位。 VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“激光雷達(dá)的搜索范圍有限,我們背著接收器在山上不停地移動(dòng),反復(fù)變換位置,不斷配合調(diào)試來(lái)完成信號(hào)接收。荒山野嶺間沒(méi)有路,只能硬生生地蹚。”封治華說(shuō),天氣晴朗時(shí),抬眼望向不遠(yuǎn)處玉龍雪山,扇子陡峰巍峨高聳,像是一個(gè)對(duì)著天空畫(huà)出的驚嘆號(hào)。 VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

封治華的回憶里,玉龍雪山下的那個(gè)春天,很美;自己用腳步丈量出的路,很長(zhǎng)。  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“從0到100”  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

雖然在交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)研發(fā)之初,二十七所研發(fā)團(tuán)隊(duì)完全處于“零基礎(chǔ)”的狀態(tài),但是中國(guó)航天對(duì)團(tuán)隊(duì)提出的要求是——“百分百”。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“這不是‘從0到1’,是‘從0到100’。”魏龍超說(shuō),中國(guó)航天的質(zhì)量管理體系極其嚴(yán)格,每一件產(chǎn)品下線之前,技術(shù)人員必須對(duì)其有百分之百的把握。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“有一次,我們做系統(tǒng)測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,顯示有系統(tǒng)干擾。排查定位問(wèn)題沒(méi)有捷徑可走,我們從分系統(tǒng)到單機(jī)、從電路板再到微小的器件逐一測(cè)試。干擾源種類多,干擾又屬于偶發(fā)現(xiàn)象,需要24小時(shí)不斷進(jìn)行。經(jīng)過(guò)連續(xù)奮戰(zhàn),我們最終發(fā)現(xiàn)是某一處電路設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致了電磁干擾。”封治華回憶說(shuō)。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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二十七所激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。受訪者供圖VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

找到問(wèn)題后的修改更是難處所在。整個(gè)系統(tǒng)相連,牽一發(fā)而動(dòng)全身,對(duì)一處細(xì)節(jié)進(jìn)行的小改動(dòng)就可能影響到全局。如同用積木蓋了一座高樓,要變動(dòng)其中的一塊,就要考慮對(duì)整體的影響。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“指甲蓋大小的改動(dòng)微不足道,卻要經(jīng)過(guò)不斷的平衡、復(fù)盤(pán)和測(cè)試,相當(dāng)于要把整個(gè)系統(tǒng)重做一遍。”產(chǎn)品交付后,封治華心里的石頭并沒(méi)有落地。 VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

雷達(dá)上天以后能不能圓滿完成任務(wù)?天地差異的計(jì)算是否精準(zhǔn)?飛船萬(wàn)一沒(méi)有對(duì)接上怎么辦?無(wú)數(shù)個(gè)問(wèn)號(hào)在他心里“咚咚咚”地敲鼓。  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“航天與地面操作不一樣,它不能維修,也無(wú)法重來(lái)。理性上,所有實(shí)驗(yàn)都做過(guò)了,能驗(yàn)證的也都驗(yàn)證完成了,并且做了很多冗余設(shè)計(jì);感性上,我就是止不住地忐忑、擔(dān)心。就像是一個(gè)母親擔(dān)心出遠(yuǎn)門(mén)的孩子。”封治華說(shuō),“有一次,我做噩夢(mèng),夢(mèng)見(jiàn)主任對(duì)我說(shuō),咱們的雷達(dá)沒(méi)對(duì)上,我一下就驚醒了。過(guò)幾分鐘才緩過(guò)來(lái),想起飛船還沒(méi)發(fā)射。” VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

2011年11月3日,神舟八號(hào)飛船與天宮一號(hào)成功完成剛性連接,形成組合體,交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)首戰(zhàn)告捷。然而,坐在會(huì)議室大屏幕前的團(tuán)隊(duì)成員們,卻并沒(méi)有爆發(fā)出想象中的掌聲與歡呼。擦掉淚水與汗水,他們更多的感覺(jué)是放松——今晚,終于可以睡個(gè)好覺(jué)了。 VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“激光雷達(dá)技術(shù)永不成熟”VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

隨著我國(guó)航天技術(shù)不斷更新迭代,二十七所研發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨的挑戰(zhàn)也越來(lái)越多。徑向交會(huì)對(duì)接,成為擺在團(tuán)隊(duì)面前的新任務(wù)。  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“形象地說(shuō),原來(lái)的對(duì)接方式是‘兩車(chē)追尾’,而徑向交會(huì)對(duì)接就是后面的汽車(chē)‘漂移’過(guò)去,拐個(gè)急彎,精確地把‘線’穿到前車(chē)車(chē)頭的針眼里去。”封治華說(shuō)。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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二十七所激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。受訪者供圖VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

2021年10月,神舟十三號(hào)載人飛船搭載3名航天員發(fā)射成功,并首次以徑向交會(huì)對(duì)接的方式實(shí)現(xiàn)與天和核心艙的連接。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“這次對(duì)接在觀測(cè)坐標(biāo)系復(fù)雜變換的條件下,激光雷達(dá)始終保持對(duì)預(yù)設(shè)目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤,并在預(yù)設(shè)切換點(diǎn)迅速完成不同合作目標(biāo)間快速切換,保證了全程高精度測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定有效。”魏龍超自豪地說(shuō)。  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

2023年5月,航天交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)與神舟十六號(hào)同步升空,成功進(jìn)行了空間站核心艙徑向端口交會(huì)對(duì)接的精確引導(dǎo),完成了中國(guó)空間站應(yīng)用與發(fā)展新階段的首次載人任務(wù)。  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

此次,在神舟十七號(hào)飛船與空間站核心艙前向端口交會(huì)對(duì)接接近段和靠攏段,激光雷達(dá)順利完成了對(duì)目標(biāo)空間站的搜索、捕獲、跟蹤測(cè)量,支持飛船GNC系統(tǒng)完成空間交會(huì)對(duì)接控制任務(wù)并形成“三艙三船”組合體,助力中國(guó)空間站應(yīng)用發(fā)展進(jìn)入新階段。  VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“激光雷達(dá)‘上天’這么多次,是否意味著這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成熟?”記者向二十七所光電系統(tǒng)部負(fù)責(zé)人范海震提問(wèn)。 VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

“不,激光雷達(dá)技術(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)成熟。我們始終有新的山峰要攀,新的困難要攻克,新的路要走。”范海震說(shuō),目前,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了后續(xù)神舟飛船的激光雷達(dá)配備,并同時(shí)著手研發(fā)更先進(jìn)的設(shè)備,為服務(wù)國(guó)家探月、探火戰(zhàn)略作技術(shù)儲(chǔ)備。VkT28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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