日前，我國首臺第三代交會對接光學成像敏感器研制成功。

作為該敏感器承研單位，中國航天科技集團公司五院502所從2011年開始，歷經4年技術攻關，完成了第三代產品的研制工作。新一代產品的關鍵技術指標已經達到甚至超過國際先進水平。

“萬里穿針”需好“眼”

光學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。相機通過對標志器進行成像測量，得到飛船與目標飛行器間的相對位置和相對姿態數據，為兩個飛行器提供相對導航的測量信息。

飛船與目標飛行器在太空交會對接，要經過幾十萬公里的追逐，完成“穿針引線”的動作，上演完美之“吻”，最終聯成一體。其平移靠攏是最關鍵的階段，也是難度最大、要求最高、風險極大的階段。從二者距離150米開始直到最終完成對接，光學成像敏感器是唯一同時具備位置和姿態相對測量能力的敏感器，好比飛行器的“眼睛”。

“‘眼神兒’如果不好使，會導致交會對接任務失敗甚至是兩個飛行器碰撞，將會嚴重威脅航天員和飛船的安全。”原產品主任設計師、502所光學成像敏感器事業部黨支部書記趙春暉說，因此，光學成像敏感器成為關系交會對接任務成敗的關鍵單機，不容出現任何閃失。

全面提高安全性

當兩個比子彈速度快約8倍的高速飛行器在飛行中靠近時，即使在太陽強光直射時，光學成像敏感器這一飛行器的“眼睛”也不能眨動，還得給目標飛行器上的目標標志器拍照，對照片實時分析后判斷距離和姿態信息。

在之前神舟飛船與天宮一號目標飛行器的交會對接任務中，應用的都是第一代交會對接光學成像敏感器，其第二代產品目前應用于部分試驗衛星上，均圓滿完成了測量任務，表現出色。研制團隊并沒有滿足現狀，在前兩代產品的基礎上，著眼未來，研發了新一代產品。

“太空中太陽光的照射強度是地球上的3~5倍，飛行器的‘眼睛’在交會對接時很容易被閃壞。”502所光學成像敏感器事業部主任設計師龔德鑄介紹，通過采用新技術，第三代交會對接光學成像敏感器已煉成“火眼金睛”，即使在強光環境下也能“看清”目標，極大地提高了交會對接的可靠性。

“抗雜散光能力的提高還使得飛行器交會對接的工作弧段變長，在軌可對接時間達到原來的2倍左右，相應也使飛行器發射窗口期有了更大選擇余地。”原飛船控制分系統主任設計師、502所科技委副主任解永春介紹。

此外，研制人員還將第三代產品對于目標的首次捕獲時間提高了一個數量級——由原來的約10秒提高至不到1秒。“這個時間就好比司機開車時被強光晃到眼睛后恢復正常視力的時間。” 產品設計師郭紹剛解釋說。與此同時，第三代“眼睛”從看到目標到做出判斷的響應時間也大大縮短，更好地保證了交會對接過程的安全。

將用于天宮二號和空間站

“第三代交會對接光學成像敏感器將應用于天宮二號目標飛行器以及中國空間站。”502所光學成像敏感器事業部副部長王立透露。

據介紹，未來我國空間站全天時的人員和貨物運輸更加講究對交會對接時間的把握，而第三代產品可以很好地滿足這一需求。同時，新一代產品研制工作的圓滿完成，也為后續研發團隊細化研發、使產品更好地與當前航天任務多樣化相適應，打下了良好基礎。

在航天領域，導航敏感器分為兩類：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成像敏感器（CRDS），后續的在軌加注操作等也需要這類產品提供保障；另一類則是針對失效衛星或空間碎片的交會測量光學成像敏感器（NLS）。

將來，CRDS可拓展應用于空間在軌服務、飛機空中自動加油、水下無人航行器交會對接等領域。目前502所正在攻克的NLS技術近十年來也一直是國際上的研究熱點，可應用于衛星在軌加注、維護等服務。“其代表了導航敏感器的技術趨勢，具有廣闊的應用前景。” 王立說。