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“黑科技”完成“太空华尔兹”

2017年04月24日 22:20  来源:科技日报  

  4月22日,我国首艘货运飞船天舟一号与天宫二号首次交会对接顺利完成,为后续开展推进剂在轨补给试验,即“太空加油”提供技术保证。

  记者从中科院光电技术研究所获悉,在此次对接及接下来的对接中,由该所研制的遥操作摄像机和激光雷达,作为姿态轨道控制分系统的重要测量设备,将如同两位“太空舞者”的眼睛,协助天舟一号与天宫二号完成曼妙的“太空华尔兹”。

  在22日的首次对接中,由光电所等单位联合研制的交会对接激光雷达安装于天舟一号,该雷达能够从中远距离准确捕获天宫二号,实现对天宫二号的高精度跟踪。同时,在整个交会对接过程中,实时获取天宫二号与天舟一号的相对距离、速度、角度、角速度等运动状态信息,为飞船姿态、速度控制提供有力支撑,确保圆满完成首次精准对接。上述任务完成后,天舟一号与天宫二号组合体将在轨飞行两个月,完成三次推进剂补加。之后二者再次分离,天舟一号从另一侧与天宫二号进行二次对接。第二次对接的主要任务是进行绕飞实验,检验天舟一号前向对接能力,这也是此次天舟一号与天宫二号交会对接的重头戏之一。

  光电所空天光电技术事业部副部长周向东说,针对后续开展的“太空加油”及多方向对接任务,光电所精心设计了交会对接激光雷达ATP分机“绕飞对接”功能,通过对天宫二号大范围绕飞扫描成像,实现了天宫二号多方向对接口的自动辨识、捕获、测量功能。

  “安装于天舟一号舱外的遥操作摄像机,将在交会对接过程中约140米内的最后平移靠拢段一展身手。”他说。遥操作摄像机拥有适应远近距离的双视场设计、太空复杂光照环境下成像能力等一系列“黑科技”。

  对接中,如果将天舟一号和天宫二号比喻为两位“太空舞者”,那么遥操作摄像机的双视场设计,则为保障他们在“太空华尔兹”的过程中,不仅眼中只有彼此,还能顾及双方舞步、身姿。“远距离可以到140米观看船体,近距离可以到1.4米对接完成时看充满视场的靶标。”周向东说,双视场中“宽视场”用作看对接全貌,不仅可以观看对接靶标,还可以观看船体情况,用作大角度范围对接时;“窄视场”主要观看对接靶标。同时,两视场在一定程度上可以起互相备份作用。

  而为让两位“舞者”,步伐一致、节奏同频,低延迟性技术则发挥作用。“如果我们在家里进行视频聊天,由于编码、网络传输和解码延迟的影响,双方看到的动作可能已在过去几秒发生,但太空对接高精度需求,必须克服这一延迟。”周向东说,在对接操控需要的图像数据传输、压缩算法和数据打包方式等策略的基础上,摄像机在1024×768分辨率下以视频速率采集图像,如何保证既不损坏画面质量,又能适应传输带宽的限制,还不产生延时,是科研团队重点解决的关键技术之一。

  而在特殊的“太空舞台”中,如何让两位“舞者”克服太阳直射变化、明暗交替的场景找到彼此,又是一道难题。遥操作摄像机的遥感复杂光照条件成像功能正是为此诞生,“设备能够实现在光照范围在1lux到110000lux(太阳直射)范围变化,船体背景漆黑或者存在太阳和船体本身明暗交替变化场景下,都能够看清靶标,这要求采用特别设计的调光算法和专用设计的遮光罩来解决问题。”(盛利)

 编辑:[穆好强]
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