光學(xué)成像敏感器是一種高智能化的測量設(shè)備，作用距離從數(shù)米到數(shù)百米，在空間交會對接的平移靠攏段被廣泛應(yīng)用。“眼睛”的學(xué)名是光學(xué)成像敏感器，光學(xué)成像敏感器是用于飛船與目標飛行器交會對接的近距離成像測量敏感器，由位于飛船上的相機和位于目標飛行器上的目標標志器組成。2016年的天宮二號和神舟十一號就是采用光學(xué)成像敏感器成功對接。
設(shè)備簡介
2015年6月22日，中國科學(xué)家改進了航天器的交會對接技術(shù)，開發(fā)出具有超高精度的“眼睛”引導(dǎo)系統(tǒng)，新的引導(dǎo)系統(tǒng)將會應(yīng)用于中國第二個空間實驗室——天宮二號以及嫦娥五號探測器探月工程，并最終用于計劃中的載人空間站。
中國計劃2016年發(fā)射第二個空間實驗室天宮二號，2017年前后發(fā)射嫦娥五號，實現(xiàn)月球采樣返回，并在2020年前后建成空間站。
重要意義
“眼睛”引導(dǎo)系統(tǒng)需要讓“飛船與目標飛行器要經(jīng)過幾十萬公里的追逐，完成‘穿針引線’般的精準對接。新一代交會對接光學(xué)成像敏感器最大的改進是抗雜光的能力更強。即使在太陽強光直射時，“眼睛”也不會被“亮瞎”，極大地提高了交會對接的可靠性，并使可對接窗口期延長為原來的兩倍左右。“新‘眼睛’的首次捕獲時間，即第一眼看到目標，并作出反應(yīng)認出目標的時間，從原先的10秒提高到1秒之內(nèi)。其重量和功耗卻僅為國際主流產(chǎn)品的1/2。”
歷史沿革
2015年6月，中國首臺第三代交會對接光學(xué)成像敏感器研制成功，開發(fā)出具有超高精度的“眼睛”引導(dǎo)系統(tǒng)。作為該敏感器承研單位，中國航天科技集團五院502所從2011年開始，歷經(jīng)4年技術(shù)攻關(guān)，完成了第三代產(chǎn)品的研制工作。新一代產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)指標已經(jīng)達到甚至超過國際先進水平。
應(yīng)用領(lǐng)域
“眼睛”還將在衛(wèi)星燃料加注、維修、飛機空中加油、水下無人航行器交會對接等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
發(fā)展前景
“第三代交會對接光學(xué)成像敏感器將應(yīng)用于天宮二號目標飛行器以及中國空間站。
在航天領(lǐng)域，導(dǎo)航敏感器分為兩類：一類是針對神舟飛船與天宮一號目標飛行器等在軌服役航天器的交會對接光學(xué)成像敏感器(CRDS)，后續(xù)的在軌加注操作等也需要這類產(chǎn)品提供保障；另一類則是針對失效衛(wèi)星或空間碎片的交會測量光學(xué)成像敏感器(NLS)。
將來，CRDS可拓展應(yīng)用于空間在軌服務(wù)、飛機空中自動加油、水下無人航行器交會對接等領(lǐng)域。目前502所正在攻克的NLS技術(shù)近十年來也一直是國際上的研究熱點，可應(yīng)用于衛(wèi)星在軌加注、維護等服務(wù)。
應(yīng)用例子
2016年10月，天宮二號和神舟十一號的交會對接，是搭建太空之家的重要一步，尤其是兩者從相距120米到最終完成對接的階段，難度最大、風(fēng)險最高。為了讓它們能在以8倍于子彈的速度下毫厘不差地對接在一起，技術(shù)人員對光學(xué)成像敏感器實現(xiàn)了升級。與天宮一號上運用的一代產(chǎn)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，即使被晃了眼，視力恢復(fù)時間也能從原來的十秒縮短到幾百毫秒。
參考資料 >