助力神舟天舟对接天宫,我国研制千公里级激光雷达,瞄准载人登月

助力神舟天舟对接天宫,我国研制千公里级激光雷达,瞄准载人登月

首页休闲益智太空碎砖机更新时间:2024-11-13

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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