三双“天眼”确保“天宫”“神舟”完美约会

10月19日凌晨，北京航天飞行控制中心指挥大厅内，灯火通明。成功入轨飞行后的神舟十一号飞船搭载着两名航天员去追寻天宫二号空间实验室。3时31分，天宫二号空间实验室和神舟十一号载人飞船成功实现自动交会对接，为航天员打开了太空的家门。

空间飞行器交会对接是航天领域公认的技术难关，难度大、风险高。这是中国实施的第五次载人交会对接。在此之前，神舟九号、神舟十号分别在2012年6月、2013年6月搭载航天员，各与天宫一号进行过两次交会对接。

与以往相比，此次天宫二号和神舟十一号交会对接的轨道高度为393公里，比以往的343公里轨道高了50公里。航天科技集团五院GNC分系统指挥罗谷清表示，这主要是为了我国载人航天“三步走”发展战略的第三步——建造空间站做准备，因为这与未来空间站的轨道高度基本相同，飞行也更加接近未来空间站要求。

同神舟十号相比，神舟十一号任务绝不是神舟十号任务的简单重复。神舟十一号将面对新的对接飞行器、新的对接环境以及新的空间试验验证任务，及时更新升级三双“天眼”能确保天宫二号与神舟十一号的完美会面。

“精准眼”：微波雷达

本次交会对接任务中，搭载在神舟十一号飞船上的微波雷达和天宫二号空间实验室上的微波应答机就像是实现两个航天器在外太空交会对接的“精准眼”，让天宫二号和神舟十一号在比子弹速度快8倍的高速下始终能准确知道对方的位置。

据了解，神舟十一号飞船上搭载的是由中国航天科工二院25所自主研制的交会对接微波雷达，曾成功经历了天宫一号与“神八”“神九”“神十”交会对接任务的检验。在此次交会对接过程中，微波雷达精确给出了神舟十一号飞船与天宫二号间的相对距离、速度、角度、角速度等位置和姿态信息，并持续跟踪目标直到交会对接任务结束。

据航天科工微波雷达总师孙武介绍，为适应空间站未来长时服役任务的要求，搭载在天宫二号上的应答机为第二代新研产品，体积、重量减小至原来的一半，功耗降低至原来的60%，采用软件加固方法增强了抗单粒子翻转能力，就像为产品搭建了一套自我修复系统，在应对空间高能粒子冲击时，能够及时识别损伤细胞并快速克隆再生，恢复产品正常功能，其抗辐射性能提高1个数量级以上，提高了产品的长期可靠性。同时也实现了测量通信一体化功能，让“明眸”不再沉默。

“灵敏眼”：光学成像敏感器

为满足未来空间站交会测量设备长寿命使用要求，对神舟十一号飞船的交会测量设备进行了升级换代。而装在神舟十一号飞船上的“灵敏眼”——交会对接光学成像敏感器能让两个高速运行的飞行器更加迅速、可靠地对接在一起。

神舟十一号交会对接光学成像敏感器主任设计师、中国航天科技集团五院技术人员龚德铸表示，与天宫一号上运用的一代产品相比，升级版敏感器的太阳杂光抑制能力、识别目标敏感度均大幅提升。因为太空中阳光照射强度是地球上的3到5倍，这会影响光学敏感器的性能，甚至在交会对接时很容易被闪坏，比如人在开车时被对面来车的大灯晃了眼后，需要一段时间才能恢复视力，因此以往交会对接需要选择光线合适的时机进行。

据了解，此次神舟十一号飞船和天宫二号空间实验室可以实现准全天候实时对接，即使被晃了眼，“视力”恢复时间也能从原来的十秒缩短到几百毫秒，可保障航天器突发维修补给或航天员应急救生。

“智慧眼”：激光雷达

这场九天之外的相会也少不了提供信号互传对接“智慧眼”——激光雷达。

在这次任务中，天宫二号设备搭载了中国电科研制的激光雷达合作目标，神舟十一号飞船搭载了中国电科研制的激光雷达主机和信息处理机。其探测的基本过程，是由安装在“神十一”飞船上的激光雷达系统发出激光束，激光束照射到天宫二号上后返回信号，激光雷达系统再根据接收到的返回信号计算分析。

据悉，此次天宫二号携带的激光雷达合作目标安装在交会对接口附近，装载的特殊玻璃棱镜可以从多方位、大范围内反射激光雷达的光信号，配合激光雷达完成距离、角度等飞行参数的测量，确保飞船进行精准对接。

中国电子科技集团公司项目副总师吴登喜介绍，在天宫二号与神舟十一号交会对接接近段和靠拢段及绕飞过程中，激光雷达必须迅速准确地完成对天宫二号目标飞行器的搜索、捕获、跟踪测量，确保飞船空间交会自动和手控对接、组合体飞行、绕飞控制等任务的成功实现，支撑导航控制系统完成控制任务。

此次，在后续任务中增加的飞船绕飞试验需要激光雷达在对接过程中时刻监视周围的复杂环境，测量相对位置关系，提供大视场范围的精确测量数据，引导飞船控制和保障与突出物体有足够的安全距离。

相信有了这三双“天眼”的保驾护航，天宫二号和神舟十一号定能在接下来的一个月内圆满完成相守的约定。