解讀神九與天宮中的“哈工大技術(shù)”

　　CCD光學(xué)成像敏感器：精確導(dǎo)航交會(huì)對(duì)接

　　交會(huì)對(duì)接的最后逼近段對(duì)天宮一號(hào)與后續(xù)發(fā)射的神舟八號(hào)、神舟九號(hào)和神舟十號(hào)等完成空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)起著至關(guān)重要的作用。由哈工大圖像信息技術(shù)及工程研究所與中國(guó)航天科技集團(tuán)五院502所合作研制的交會(huì)CCD光學(xué)成像敏感器在交會(huì)對(duì)接的最后逼近段擔(dān)任著重要角色。哈工大還因該項(xiàng)目成為參與載人航天二期工程交會(huì)對(duì)接項(xiàng)目研制的唯一高校。

　　據(jù)哈工大圖像信息技術(shù)及工程研究所李金宗教授介紹，交會(huì)對(duì)接CCD標(biāo)識(shí)與定位系統(tǒng)可以在目標(biāo)飛行器（天宮一號(hào)）和跟蹤飛船（神舟八號(hào)等）兩個(gè)空間飛行器對(duì)接口之間近距離至零米范圍內(nèi)自動(dòng)、實(shí)時(shí)地完成反雜光干擾和標(biāo)志識(shí)別、三維相對(duì)位置及其相對(duì)平移速度、三維相對(duì)姿態(tài)及其姿態(tài)角速率的測(cè)量，為兩個(gè)空間飛行器實(shí)現(xiàn)在軌交會(huì)對(duì)接準(zhǔn)確導(dǎo)航。

　　對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器：模擬真實(shí)“牽手”

　　參與項(xiàng)目攻關(guān)的有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說，對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器是對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)最重要的核心設(shè)備，它的目標(biāo)功能是模擬常溫與高低溫環(huán)境中空間飛行器在對(duì)接過程中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用于航天器空間對(duì)接機(jī)構(gòu)的研制、測(cè)試和鑒定試驗(yàn)。該設(shè)備采用半物理仿真的方法，兼取數(shù)學(xué)仿真的靈活特性及物理模擬的真實(shí)性，實(shí)時(shí)模擬兩個(gè)飛行器在設(shè)定對(duì)接初始條件下的對(duì)接動(dòng)力學(xué)過程。

　　空間對(duì)接機(jī)構(gòu)恢復(fù)性能測(cè)試臺(tái)：上天前的“健康檢測(cè)”

　　對(duì)接機(jī)構(gòu)從出廠到不同地點(diǎn)作模擬試驗(yàn)，要在廠房、基地之間裝卸、運(yùn)輸，對(duì)于高精度的模擬試驗(yàn)而言，任何微小的變化都可能影響對(duì)接機(jī)構(gòu)性能出現(xiàn)變化，從而導(dǎo)致模擬試驗(yàn)失敗。為此，哈工大機(jī)器人研究所和上海805所成功合作研制了空間對(duì)接機(jī)構(gòu)恢復(fù)性能測(cè)試臺(tái)。

　　整機(jī)特性測(cè)試臺(tái)：對(duì)接機(jī)構(gòu)精度測(cè)試

　　在攻克動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)和測(cè)試之前，哈工大機(jī)器人研究所曾在2000年與上海航天八院合作，開始了對(duì)神舟飛船的單元部件的測(cè)試工作，并于次年著手研制整機(jī)特性測(cè)試臺(tái)。高5米多、具有六個(gè)自由度的測(cè)試臺(tái)主要測(cè)試對(duì)接機(jī)構(gòu)裝配靜態(tài)力學(xué)性能，功能目標(biāo)是做對(duì)接機(jī)構(gòu)的整體力學(xué)和精度測(cè)試。這是我國(guó)研制的第一臺(tái)對(duì)接機(jī)構(gòu)整機(jī)測(cè)試大型專用設(shè)備。

　　對(duì)接機(jī)構(gòu)總裝、總調(diào)關(guān)鍵測(cè)量裝置：對(duì)接機(jī)構(gòu)穩(wěn)準(zhǔn)調(diào)試

　　如果對(duì)接機(jī)構(gòu)的安裝調(diào)試還是以人工操作為主，裝配和調(diào)試效率較低，通常調(diào)試一臺(tái)對(duì)接機(jī)構(gòu)需要幾個(gè)月時(shí)間，這將影響到項(xiàng)目的進(jìn)度要求。哈工大機(jī)器人研究所和上海航天八院合作研制對(duì)接機(jī)構(gòu)總裝、總調(diào)關(guān)鍵測(cè)量裝置。該調(diào)試臺(tái)就像“監(jiān)視器”一樣，在清晰觀察畫面中的人和物體的同時(shí)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝配、調(diào)試過程是否出現(xiàn)問題。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了裝調(diào)過程中對(duì)對(duì)接機(jī)構(gòu)姿態(tài)的隨時(shí)跟蹤和實(shí)時(shí)測(cè)量，大幅度提升對(duì)接機(jī)構(gòu)總裝總調(diào)效率、裝調(diào)和質(zhì)量穩(wěn)定性。

　　鎖緊力松弛規(guī)律與壽命試驗(yàn)：飛行器壽命“生命鎖”

　　由哈工大空間環(huán)境材料行為及評(píng)價(jià)技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室何世禹教授牽頭承擔(dān)的對(duì)接鎖系及鋼絲繩鎖緊力松弛規(guī)律與壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了不同恒定溫度及交變溫度場(chǎng)環(huán)境作用下對(duì)接鎖系及鋼絲繩鎖緊力松弛規(guī)律，獲得了應(yīng)力松弛導(dǎo)致氣密性下降而失效的壽命預(yù)測(cè)模型，為長(zhǎng)壽命飛行器試驗(yàn)評(píng)價(jià)提供了有效的技術(shù)途徑。該成果應(yīng)用于天宮一號(hào)的制造工藝改進(jìn)。