三雙“天眼”確保“天宮”“神舟”完美約會

10月19日淩晨，北京航天飛行控制中心指揮大廳內，燈火通明。成功入軌飛行後的神舟十一號飛船搭載著兩名航天員去追尋天宮二號空間實驗室。3時31分，天宮二號空間實驗室和神舟十一號載人飛船成功實現自動交會對接，為航天員打開了太空的家門。

空間飛行器交會對接是航天領域公認的技術難關，難度大、風險高。這是中國實施的第五次載人交會對接。在此之前，神舟九號、神舟十號分別在2012年6月、2013年6月搭載航天員，各與天宮一號進行過兩次交會對接。

與以往相比，此次天宮二號和神舟十一號交會對接的軌道高度為393公里，比以往的343公里軌道高了50公里。航天科技集團五院GNC分系統指揮羅谷清表示，這主要是為了我國載人航天“三步走”發展戰略的第三步——建造空間站做準備，因為這與未來空間站的軌道高度基本相同，飛行也更加接近未來空間站要求。

同神舟十號相比，神舟十一號任務絕不是神舟十號任務的簡單重復。神舟十一號將面對新的對接飛行器、新的對接環境以及新的空間試驗驗證任務，及時更新升級三雙“天眼”能確保天宮二號與神舟十一號的完美會面。

“精準眼”：微波雷達

本次交會對接任務中，搭載在神舟十一號飛船上的微波雷達和天宮二號空間實驗室上的微波應答機就像是實現兩個航天器在外太空交會對接的“精準眼”，讓天宮二號和神舟十一號在比子彈速度快8倍的高速下始終能準確知道對方的位置。

據了解，神舟十一號飛船上搭載的是由中國航天科工二院25所自主研製的交會對接微波雷達，曾成功經歷了天宮一號與“神八”“神九”“神十”交會對接任務的檢驗。在此次交會對接過程中，微波雷達精確給出了神舟十一號飛船與天宮二號間的相對距離、速度、角度、角速度等位置和姿態信息，並持續跟蹤目標直到交會對接任務結束。

據航天科工微波雷達總師孫武介紹，為適應空間站未來長時服役任務的要求，搭載在天宮二號上的應答機為第二代新研産品，體積、重量減小至原來的一半，功耗降低至原來的60%，採用軟體加固方法增強了抗單粒子翻轉能力，就像為産品搭建了一套自我修復系統，在應對空間高能粒子衝擊時，能夠及時識別損傷細胞並快速克隆再生，恢復産品正常功能，其抗輻射性能提高1個數量級以上，提高了産品的長期可靠性。同時也實現了測量通信一體化功能，讓“明眸”不再沉默。

“靈敏眼”：光學成像敏感器

為滿足未來空間站交會測量設備長壽命使用要求，對神舟十一號飛船的交會測量設備進行了升級換代。而裝在神舟十一號飛船上的“靈敏眼”——交會對接光學成像敏感器能讓兩個高速運行的飛行器更加迅速、可靠地對接在一起。

神舟十一號交會對接光學成像敏感器主任設計師、中國航天科技集團五院技術人員龔德鑄表示，與天宮一號上運用的一代産品相比，升級版敏感器的太陽雜光抑制能力、識別目標敏感度均大幅提升。因為太空中陽光照射強度是地球上的3到5倍，這會影響光學敏感器的性能，甚至在交會對接時很容易被閃壞，比如人在開車時被對面來車的大燈晃了眼後，需要一段時間才能恢復視力，因此以往交會對接需要選擇光線合適的時機進行。

據了解，此次神舟十一號飛船和天宮二號空間實驗室可以實現準全天候實時對接，即使被晃了眼，“視力”恢復時間也能從原來的十秒縮短到幾百毫秒，可保障航天器突發維修補給或航天員應急救生。

“智慧眼”：激光雷達

這場九天之外的相會也少不了提供信號互傳對接“智慧眼”——激光雷達。

在這次任務中，天宮二號設備搭載了中國電科研製的激光雷達合作目標，神舟十一號飛船搭載了中國電科研製的激光雷達主機和信息處理機。其探測的基本過程，是由安裝在“神十一”飛船上的激光雷達系統發出激光束，激光束照射到天宮二號上後返回信號，激光雷達系統再根據接收到的返回信號計算分析。

據悉，此次天宮二號攜帶的激光雷達合作目標安裝在交會對接口附近，裝載的特殊玻璃棱鏡可以從多方位、大範圍內反射激光雷達的光信號，配合激光雷達完成距離、角度等飛行參數的測量，確保飛船進行精準對接。

中國電子科技集團公司項目副總師吳登喜介紹，在天宮二號與神舟十一號交會對接接近段和靠攏段及繞飛過程中，激光雷達必須迅速準確地完成對天宮二號目標飛行器的搜索、捕獲、跟蹤測量，確保飛船空間交會自動和手控對接、組合體飛行、繞飛控制等任務的成功實現，支撐導航控制系統完成控制任務。

此次，在後續任務中增加的飛船繞飛試驗需要激光雷達在對接過程中時刻監視周圍的複雜環境，測量相對位置關係，提供大視場範圍的精確測量數據，引導飛船控制和保障與突出物體有足夠的安全距離。

相信有了這三雙“天眼”的保駕護航，天宮二號和神舟十一號定能在接下來的一個月內圓滿完成相守的約定。（記者 溫慶生 見習記者 章文）