神八到神九 激光雷达突破最后几公里

18日，神舟九号与天宫一号成功对接，作为导通两者之间实现交会对接的激光雷达，承担着眼睛角色。提供激光雷达技术的中国电子科技集团第二十七研究所(中电二十七所)，为确保交会对接圆满成功，20多人的核心团队研发了10年。
　　神九与天宫成功“拥吻”，激光雷达技术扮演了关键角色。
　　激光雷达的工作原理是检测神九与天宫之间的距离与距离变化率、速度与速度变化率，然后把这些数据传递给计算机进行修正，完成交会对接。何铮进说，天宫一号在前面飞，神九在后面追，要“追到手”，神九先要“看上”天宫，然后调整姿态，慢慢靠近。追赶过程中，神九要掌握与天宫的距离、速度等数据，紧紧跟随。如何“看上”，靠的就是激光雷达。


图1 中电二十七所科技人员利用车辆在酒泉试验激光雷达技术
　　据悉，激光雷达还广泛应用在民用领域。比如机场上空的“激光测风雷达”、数字城市建设等。
   　近距离精确对接，激光雷达大显身手
　　测量精度上，地面测控网可以为飞船或者是天宫一号提供一个精度为几米的位置精度。对接的时候，如果近距离对接，需要更精的测量手段。我们的激光雷达这个时候就派上了用场。激光雷达作业距离不能够太远，因为空间的传播损耗还是很大的。国外目前的水平大约是能做到5亿米的作业距离，我们国家在神舟八号和神舟九号上安装的装备，测量作业距离可以达到20公里，测量精度能达到微米量级，10个微米相当于一个头发丝的量级，大家知道，主要是由体质决定的激光测速本身精度就非常高。
　　在对接的时候，从电视里能看到，从“天宫”里看飞船，我们能看到在飞船的上下左右四个地方各有一个激光的发射标，是循环发射，照准“天宫”的一个目标，当这四个距离一样的时候，就说明对得很准，所以说激光测距是做这个用的。

图2 激光雷达引导精确对接
　　对接过程中，在50公里以后，首先依靠的是飞船上的无线电雷达来引导，把它引导到几公里。虽然我们的激光雷达可以作业距离20公里，但是主要用的还是无线电雷达，到几公里的时候，无线电雷达的精度就已经不能满足咱们对接的需要了，就需要激光雷达了，因为激光测距的精度实在是太高了。
　   20多人研发10年
　　中电二十七所激光技术室主任张文平说，为练“神眼”，在1998年就开始着手预演，自主研制了激光雷达原理样机，2002年正式立项，经过十余年反复实验、修正，在神八上正式应用。这个核心团队20多人，平均年龄只有30多岁。
　　刚满30岁的刘果和封治华已是团队的核心成员。据刘果介绍，为充分验证这项技术，获得比较接近太空环境的远距离测试数据，他们转战大江南北，“不分节假日、白天黑夜，只要有任务，立即行动”。足迹北至内蒙古，西至青海，南到云南，走过6个省市，行程10万余公里，“海拔高的地方才更接近于太空环境”。通过一系列的技术实验取得数据并汇总，得出一个整体链条。
　　据介绍，为神舟十号研发的激光雷达已经交付，将会总结今次神九和天宫的对接情况，对神十软件再修正完善，从神八到神九，这项技术一直在完善成熟，以后的航天器对接，应该还用该所的这双“神眼”。

图3 神九与天宫完成对接