目前的激光雷达探测距离,能达到百公里级的,已经是非常远了,一般的应用在百米左右,如车载激光雷达探测距离大概在200米内,千公里级的激光雷达,那是非常厉害了。
不过去年有外媒报道,中国激光雷达的研究取得了重大进展,打造出了一台全球最强大的激光雷达,其探测距离能够达到1000公里,是目前激光雷达的10倍。这款新型雷达,将在4年内投入使用。
1.激光雷达概念激光雷达,英文Laser Radar,是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。一般由发射系统、接收系统 、信息处理等部分组成。
激光雷达的工作原理与雷达非常相近,以激光作为信号源,由激光器发射出的脉冲激光,打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上,引起散射,一部分光波会反射到激光雷达的接收器上,根据激光测距原理计算,得到从激光雷达到目标点的距离。
脉冲激光不断地扫描目标物,得到目标物上全部目标点的数据,用此数据进行成像处理后,就可得到精确的三维立体图像。
2.激光雷达应用场景激光雷达作为一种高精度测距、三维建模的技术,已广泛应用于医学、无人驾驶、地理测绘、航空遥感、机器人等领域,为国民经济、社会发展和科学研究提供了极为重要的原始资料,并取得了显著的经济效益,展示出良好的应用前景。
特别是在军工方面,我国经过多年努力,科学家们已研制出多款激光雷达,如火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等,并得到广泛应用。
3.空间交会对接技术空间交会对接是指两个或多个航天器在太空中的精确相遇、接近和连接。
这是航天技术中的一项高难度任务,也是航天工程师不断努力和探索的一项关键技术。要建成空间站,就必须撑握空间v交会对接技术,目前世界上撑握这项技术的国家,也就中美俄。
随着我国空间站的建成,神舟,天舟的发射升空,成功完成了数十次的对接与分离任务,对空间交会对接技术是彻底掌握,应用得是非常熟练。
4.激光雷达助力航天器交会对接航天器空间交会对接技术,因为复杂度高、精准度高,被形象地称为“万里穿针”。而要完成这一系列动作,有一个关键设备-激光雷达,正是运用激光雷达技术,才能完美完成航天器的交会对接。
激光雷达的工作会受天气和大气的影响,如在大雨、浓烟、浓雾等坏天气里,激光的衰减会急剧加大,传播距离大受影响。
而激光一般在晴朗的天气里衰减较小,传播距离较远,如果是在太空中,影响就更小了,所以激光雷达非常适合应用于太空。
在茫茫漆黑的太空中,航天器与天宫的接口端都配有激光设备,相当于是一对位置导航系统,当航天器接近天宫时,它们会不断发出激光,这些光碰到物体就会反射回来,然后被彼此的探测器捕捉到,这样就可以计算出彼此的距离与位置。
因为双方都是在高速运动中,仅知道位置还不行,还需要构建3D图像。构建3D图像说起来简单,实现却起来不容易,要知道,反射表面有可能是凹凸不平的,这就还需要多个设备配合,才能构建完整的3D图像,保证航天器获得精准的距离与位置,最后完成对接。
前段时间对接天宫的天舟六号携带了新型激光雷达,有可能应用于后面发射的神舟十六,提高飞船的对接精准度。
5.自主交会对接空间交会对接中,还有一个关键词是“自主”, 我国目前的神舟,天舟与空间站的快速交会对接,都是在无人操作下自主完成的。
航天器发射入轨后,不用等待地面的指挥,利用已知的数据,确定前进方向,就能自主追踪目标,这就应用到了我国研制的北斗导航系统。
利用北斗得到实时精准的轨道信息,通过航天器自身的计算机系统,来进行交会对接。没有了与地面的频繁交互,大大缩短了远距离引导的时间,使快速自主交会对接成为可能。
自主交会对接
当然了,为了万无一失,对接的航天器也装备了手控系统,在特特殊情况下,也可由人“操作”实现交会对接。
此外,航天器对接机构还装备有阻尼缓冲系统,可以使高速飞行的航天器以较小速度相互接触,减小对接产生的撞击力,从而实现安全交会对接。
6.千公里级激光雷瞄准载人登月对于我国研制成功千公里级激光雷达,有国外专家是不太相信的,因为据了解,目前激光雷达探测技术,可能探测到1000公里高度的大气粒子特征的,水平也就在100公里。
但从中方公开的数据来看,中国却实现了10倍的进步,这实在让人有些难以置信。而目前各项资料都显示,1000公里探测距离只是我国雷达正常的探测数据。
有媒体报道,我国到2025年,将建立一个子午线雷达站工程,到时将会成为世界上最强大的雷达系统之一。
在激光雷达研制方面,中国电子科技集团公司第二十七研究是其中的皎皎者,集团研制的激光雷达,做到了完全国产化,拥有自主知识产权,由我国自主研制,自主可控。
集团研制的激光雷距离远、范围大、精度高、能快速发现空间站,为航天器实现交会对接保驾护航。
“现在,我们正在加快新一代交会对接激光雷达的研制步伐,力争为载人航天工程作出新的贡献。同时,我们也瞄准载人登月,正在进行千公里级激光雷达的研制工作。”中国电科第二十七研究所负责人说。
对于登月,在航天器自主降落月面阶段是非常关建的,为能尽快找到合适降落点,千公里级激光雷达无疑将会是登月的一大助力。
结束语我国对于载人月球探测等的前期研究早已开展,已经统筹考虑载人登月与建立月球基地,如我国正在研制的长征九号重型运载火箭,千公里级激光雷达,月球制砖机,后续嫦娥六,七,八号的发射计划等。
月球制砖机
通过这些重大工程,可以让中国人探索太空的脚步迈得更稳、更远,2030年前登上月球不是梦。
我国空间站的建成,探测月球实现了绕落回,火星探测也实现了绕落巡,可以说我国的航天事业进步是非常大的,站到了前所未有的高度,但也面临了一些问题,这些路子,基本是沿着俄美的路子走,有成功有失败,有参考依据。
后续,我国航天下一步往哪里走,怎样走,就需要有自己的创造力了,相信我国航天人自己能走出一条具有中国特色的路来!
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