光學成像敏感器

光學成像敏感器

光學成像敏感器是一種高智慧型化的測量設備,作用距離從數米到數百米,在空間交會對接的平移靠攏段被廣泛套用。“眼睛”的學名是光學成像敏感器,光學成像敏感器是用於飛船與目標飛行器交會對接的近距離成像測量敏感器,由位於飛船上的相機和位於目標飛行器上的目標標誌器組成。2016年的天宮二號和神舟十一號就是採用光學成像敏感器成功對接。

基本信息

設備簡介

光學成像敏感器光學成像敏感器
2015年6月22日,中國科學家改進了太空飛行器的交會對接技術,開發出具有超高精度的“眼睛”引導系統,新的引導系統將會套用於中國第二個空間實驗室——天宮二號以及嫦娥五號探月工程,並最終用於計畫中的載人空間站。
中國計畫2016年發射第二個空間實驗室天宮二號,2017年前後發射嫦娥五號,實現月球採樣返回,並在2020年前後建成空間站。

重要意義

“眼睛”引導系統需要讓“飛船與目標飛行器要經過幾十萬公里的追逐,完成‘穿針引線’般的精準對接。新一代交會對接光學成像敏感器最大的改進是抗雜光的能力更強。即使在太陽強光直射時,“眼睛”也不會被“亮瞎”,極大地提高了交會對接的可靠性,並使可對接視窗期延長為原來的兩倍左右。“新‘眼睛’的首次捕獲時間,即第一眼看到目標,並作出反應認出目標的時間,從原先的10秒提高到1秒之內。其重量和功耗卻僅為國際主流產品的1/2。”

歷史沿革

2015年6月,中國首台第三代交會對接光學成像敏感器研製成功,開發出具有超高精度的“眼睛”引導系統。作為該敏感器承研單位,中國航天科技集團公司五院502所從2011年開始,歷經4年技術攻關,完成了第三代產品的研製工作。新一代產品的關鍵技術指標已經達到甚至超過國際先進水平。

套用領域

“眼睛”還將在衛星燃料加注、維修、飛機空中加油、水下無人航行器交會對接等領域發揮重要作用。

發展前景

“第三代交會對接光學成像敏感器將套用於天宮二號目標飛行器以及中國空間站。
在航天領域,導航敏感器分為兩類:一類是針對神舟飛船與天宮一號目標飛行器等在軌服役太空飛行器的交會對接光學成像敏感器(CRDS),後續的在軌加注操作等也需要這類產品提供保障;另一類則是針對失效衛星或空間碎片的交會測量光學成像敏感器(NLS)。
將來,CRDS可拓展套用於空間在軌服務、飛機空中自動加油、水下無人航行器交會對接等領域。目前502所正在攻克的NLS技術近十年來也一直是國際上的研究熱點,可套用於衛星在軌加注、維護等服務。

套用例子

2016年10月,天宮二號和神舟十一號的交會對接,是搭建太空之家的重要一步,尤其是兩者從相距120米到最終完成對接的階段,難度最大、風險最高。為了讓它們能在以8倍於子彈的速度下毫釐不差地對接在一起,技術人員對光學成像敏感器實現了升級。
與天宮一號上運用的一代產品相比,升級版敏感器的太陽雜光抑制能力、識別目標敏感度均大幅提升,即使被晃了眼,視力恢復時間也能從原來的十秒縮短到幾百毫秒。

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