高科技助力神舟飛船與空間站交會(huì)對(duì)接，為我國(guó)科研和太空生活探索賦能

由長(zhǎng)春光機(jī)所研制的光學(xué)成像敏感器光學(xué)系統(tǒng)及激光投射散斑抑制系統(tǒng)兩個(gè)關(guān)鍵組件和TV攝像機(jī)、十字靶標(biāo)、TV瞄準(zhǔn)鏡等設(shè)備在神舟十二號(hào)、天舟二號(hào)兩飛船與空間站的交會(huì)對(duì)接中發(fā)揮了重要作用。

承擔(dān)這次交會(huì)對(duì)接精確瞄準(zhǔn)的設(shè)備是第三代光學(xué)成像敏感器，由中國(guó)航天五院502所承制，其中光學(xué)成像敏感器光學(xué)系統(tǒng)及激光投射散斑抑制系統(tǒng)兩個(gè)關(guān)鍵組件，由中科院長(zhǎng)春光機(jī)所研制。與前兩代光學(xué)成像敏感器相比，有著更大的捕獲范圍、更高的瞄準(zhǔn)精度以及更強(qiáng)的抗雜光干擾能力。

兩個(gè)比子彈速度快約8倍的高速飛行器在軌道上要進(jìn)行捕獲和對(duì)準(zhǔn)并非易事。光學(xué)成像敏感器激光投射散斑抑制系統(tǒng)就好像一把特殊的“手電”，而光學(xué)成像敏感器光學(xué)系統(tǒng)則是一只銳利的“眼睛”。神舟飛船用“手電”照射空間站上的合作目標(biāo)，然后“眼睛”通過(guò)判讀合作目標(biāo)的分布關(guān)系，確定兩個(gè)飛行器的相對(duì)位置，修正偏差，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接。

這把“手電”到底特殊在哪呢？原來(lái)這把“手電”——光學(xué)成像敏感器激光投射散斑抑制系統(tǒng)發(fā)射的是兩種不同波長(zhǎng)的激光，它將由于干涉效應(yīng)明暗不均的激光散斑進(jìn)行勻化，使得在±17°范圍內(nèi)的激光分布均勻。如果沒(méi)有它，當(dāng)神舟飛船的“眼睛”看空間站時(shí)就會(huì)有時(shí)“晃眼睛”有時(shí)“看不清”。而正因?yàn)橛辛诉@把特殊的“手電”，神舟飛船在全視場(chǎng)范圍內(nèi)都可以“看清”空間站，確保了兩個(gè)飛行器實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接。

而神舟飛船的這只“眼睛”也不一般。兩個(gè)飛行器在偌大的太空中要實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接就好比在穿針引線，不可差一絲一毫。這只“眼睛”——光學(xué)成像敏感器光學(xué)系統(tǒng)的絕對(duì)畸變誤差為1微米。有了這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，第三代光學(xué)成像敏感器在兩個(gè)近十米的飛行器即將對(duì)接時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)不大于3mm的瞄準(zhǔn)精度，可謂精確無(wú)誤。

安裝在神舟十二號(hào)上的TV攝像機(jī)和空間站上的十字靶標(biāo)也是長(zhǎng)春光機(jī)所研制的。TV攝像機(jī)是航天員在艙外的電子眼，它的任務(wù)是在手控交會(huì)對(duì)接模式當(dāng)中幫助航天員和地面飛行控制中心找到并瞄準(zhǔn)空間站上的合作“靶標(biāo)”，實(shí)現(xiàn)精確對(duì)接，在自動(dòng)交會(huì)對(duì)接中也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控兩飛船的相對(duì)位置。TV攝像機(jī)和靶標(biāo)不像在艙內(nèi)的設(shè)備那樣可以受到艙壁的保護(hù)，它安裝在飛船艙外，可以在空間射線、高低溫環(huán)境下正常工作。同時(shí)無(wú)論飛船位于軌道的陽(yáng)照區(qū)還是陰影區(qū)，都可以在太空黑背景的條件下，對(duì)空間站上的“靶標(biāo)”進(jìn)行正常成像，這也是TV攝像機(jī)的獨(dú)門(mén)絕活。

在神舟十二號(hào)飛船上還有一個(gè)長(zhǎng)春光機(jī)所研制的設(shè)備——TV瞄準(zhǔn)鏡。它的關(guān)鍵作用是在飛船在軌飛行和返回地球的時(shí)候，為航天員實(shí)時(shí)確認(rèn)飛船姿態(tài)。它有中心一個(gè)視場(chǎng)和周邊8個(gè)視場(chǎng)，每一個(gè)視場(chǎng)都要準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)準(zhǔn)地球的相應(yīng)位置，否則會(huì)造成航天員判讀錯(cuò)誤。長(zhǎng)春光機(jī)所研制的TV攝像機(jī)和TV瞄準(zhǔn)鏡早在神舟八號(hào)時(shí)就有應(yīng)用，并且在神舟八號(hào)到神舟十二號(hào)上都出色地完成了任務(wù)。

神舟飛船交會(huì)對(duì)接設(shè)備項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人是劉偉奇研究員，團(tuán)隊(duì)成員平均年齡在35歲左右。在研制過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員大力協(xié)同、攻堅(jiān)克難，發(fā)揚(yáng)“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”的載人航天精神，保證了設(shè)備能夠順利交付并成功完成任務(wù)。