“交会对接技术是发展航天技术、增强人类探索和开发太空资源能力的一项重大关键技术,与载人天地往返、出舱活动并称载人航天的三大基本技术。中国航天科工二院25所交会对接微波雷达,是交会对接过程中中远距离关键测量设备,成功应用于载人航天工程和探月工程。”全国政协委员、中国航天科工集团有限公司第二研究院二十五所集团级特级专家董胜波介绍道。
25所从1999年开始潜心研究空间交会对接技术,同年,正式启动交会对接微波雷达原理样机研制。微波雷达总师孙武带领研究团队,在“一片空白”中开始了技术攻坚。2007年,微波雷达工程样机诞生。2009年,交会对接微波雷达被载人航天工程正式采用,25所成为科工集团公司首家以整机设备参与载人航天工程任务的单位。2010年11月,微波雷达正样产品交付,获得“神舟八号”飞船交会对接敏感器“最晚进入、最早交付”赞誉。2011年11月3日,微波雷达首次亮相“天宫一号”与“神舟八号”的交会对接,并圆满完成任务,令中国空间交会对接雷达技术跻身世界一流,并拥有100%自主知识产权。
至今,25所微波雷达产品在载人航天领域屡战屡胜,完美助力我国多次航天重大工程任务顺利开展,成功完成“神舟八号”到“神舟十号”与“天宫一号”交会对接,“神舟十一号”“天舟一号”与“天宫二号”交会对接,“天舟二号”“神舟十二号”“神舟十三号”与“天和”核心舱交会对接任务。
历经任务实战检验,微波雷达不断优化升级,从一代产品突破7项关键技术实现超远距离捕获、二代产品增加测量通信一体化设计实现多端口匹配对接,到三代产品创新关键技术实现大角度范围高精度测量,微波雷达不断刷新减重、降耗、性能提升记录,已形成通用化、平台化发展,技术成熟度和产品稳定性完备可靠,满足空间站建设高频、快速对接的任务要求。微波雷达产品在交会对接领域持续输出高精度,在探索太空的征程上奋勇前行,是科技自立自强的成功典范,对于提升国家战略科技能力发挥了重要作用。
研制交会对接微波雷达产品的,是一支平均年龄仅32岁的年轻团队,从最终的几个人已发展壮大到现在的三十多人,研制产品覆盖载人航天工程、探月工程、火星探测工程等空间有效载荷。不仅成功研制了我国首个交会对接微波雷达,研制的首个月球轨道交会对接微波雷达、首个地外天体着陆测量相控阵敏感器强力支撑了国家重大工程建设。
2020年12月17日,25所交会对接微波雷达作为月球轨道中远距离探测的唯一手段,以“首先捕获、稳定跟踪、精确测量、可靠通信”的完美表现助力嫦娥五号首次月球轨道无人交会对接。距离地球38万公里之外的月球轨道,测控环境更复杂,难度更大。微波雷达创新采用误差补偿算法,实现大角度范围内的高精度测量。形象地说,以前能看到人脸,现在能清晰地看到五官,大幅提升月球轨道精准对接的胜算。产品持续轻量化对空间工程任务意义重大,每减少一克的重量,意味着能多搭载空间载荷开展应用研究。月球轨道微波雷达持续减重,进一步开展轻量化改进,减重重量相当于月壤采样重量的2倍,对月壤采样任务意义巨大。
2021年5月15日,25所自主研发的相控阵着陆测量雷达,再一次亮相太空,作为位置和速度测量的重要手段,助力“天问一号”火星探测器成功着陆火星。以交会对接微波雷达研制团队为基础,25所再次开拓空间探测载荷的新领域。
相控阵敏感器是国内首次将相控阵体制雷达应用于地外天体着陆测量。火星和地球之间距离漫长,通信存在十几分钟的时延,航天器从高空以高速进入火星大气,在短时间内让速度降到零,在地球上无法控制,必须让航天器自主完成,对测量敏感器提出的要求极为苛刻。任务分系统总师对相控阵敏感器给出了高度肯定,将其比作“保命手段”。火星探测工程总师张荣桥称相控阵敏感器“立项时间晚、产品技术新”,肯定了25所为火星探测任务做出的努力和研制成果。
董胜波表示,经过多年发展,25所已经具备完善的空间产品研制管理与产品保证体系,拥有成熟的研制管理规范与研发技术流程及空间环境适应性设计、验证方法,具备多频多用途空间载荷产品研制能力。
二十二年研制历程表明,25所在空间领域不断实现“从0到1”的突破,是勇于挑战、追求卓越、砥砺奋斗的必然结果。
我国空间站建设进入全面实施阶段;以嫦娥五号任务和火星探测任务圆满成功为新起点,我国探月工程四期和行星探测工程将接续实施,在不远的未来,“手可摘星辰”将不再是梦。在中国航天向星辰大海进发的征程上,25所将为推动中国航天空间科学、空间技术和空间应用创新发展做出更大贡献。