admin 科技日报记者 付毅飞
4月22日上午，经过几十万公里追寻的天舟一号和天宫二号相互凝望、缓缓靠近，北京时间12点23分，这对“太空恋人”在耀眼的阳光下紧紧抱在一起。
要在高速飞行中相拥颇为不易。稍有偏差，它们可能失之交臂，还可能撞到“鼻子”。好在技术人员研制了多件“法宝”，帮助他们完美实现了这次亲密接触。
微波雷达为“太空恋人”牵线搭桥
天舟一号升空后，先要在地面人员指引下，奋力追向天宫二号。在相距200多公里时，中国航天科工集团公司二院为天舟研制的微波雷达启动，带领它更精确地向天宫靠近。这已经是微波雷达第五次为“太空恋人”牵线搭桥了。
“根据工程计划，微波雷达应在两个航天器相距100公里时，开始实施中长距离导引。”航天科工微波雷达总师孙武说，“我们的雷达是按150公里设计的，实际上天舟在距离天宫208公里时，雷达一开机就捕获了目标。”除了中长距离导引，微波雷达还配合其他设备，为后续交会对接过程提供精准测量，直至对接成功。
相比过去神舟飞船所用的微波雷达，天舟的雷达属于新一代产品，体积、重量减小一半，功耗降到过去的60%；功能却进一步增强，在测量的基础上增加了通讯功能。孙武介绍，未来的空间站会有多个对接口，每个对接口各有一台应答机。通过通信数据交互，飞船上的雷达可以识别、匹配目标对接口的应答机。如果飞船要在不同对接口之间绕飞对接，雷达还能实现多台应答机之间的自动切换。
天宫二号上装载的微波应答机也是第二代新研产品，科技人员对采用的软件加固方法，如同一套“自我修复系统”，能增强其抗单粒子翻转能力。在应对空间高能粒子冲击时，该系统能够及时识别“损伤细胞”并快速“克隆再生”，让设备恢复正常功能，极大提高了应答机的长期可靠性，以适应空间站长时服役要求。
激光雷达让天舟天宫深情对望
当天舟与天宫的距离缩小到20公里时，中国电子科技集团公司研制的激光雷达开始工作了。
“两个飞行器飞行速度达到每秒7.9公里，如此速度，要求激光雷达始终保持宽广的视角和更高精度的测量跟踪。”中国电科激光雷达总设计师屈恒阔说。
屈恒阔介绍，对接双方靠近过程中，天舟一号搭载的雷达主机会发出激光束，照射天宫二号以后返回信号，由信息处理系统分析计算出距离、角度等飞行参数。天宫二号装有激光雷达合作目标，其装载了特殊的棱镜，可以从多方位大范围反射雷达信号，配合完成测量。
除了这次对接，在为期半年的任务中，天舟一号与天宫二号还要完成绕飞对接和自主快速对接。特别是在绕飞过程中，双方必须时刻对视，眼睛都不能眨。
结合任务特点，技术人员对这台雷达进行了技术改造。他们为雷达系统增加了多对接口和绕飞过程中的目标识别功能，根据绕飞任务设计了室内、室外、高点等试验验证方案，完成了绕飞功能的设计和相关试验验证；同时他们对空间环境下雷达的薄弱环节进行反复查找，加强了技术状态管理控制，以延长雷达的空间寿命，用数据确保其安全性和可靠性。
屈恒阔表示，在同等体积重量功耗下，天舟一号的激光雷达工作范围比国外同类产品扩大了两倍以上，可实现全范围内高精度测量跟踪。
激光信息源让天舟的眼睛炯炯有神
慢慢的，天舟与天宫只相隔150米了。它们已经听见彼此的呼唤声，恨不得一个箭步扑过去，把对方拉入怀抱。然而越靠近越是大意不得，天舟必须瞪大眼睛，借助光学成像敏感器耐心地完成最后一步。此时烈日当空，换做别人早已头晕目眩，好在有中国电科研制的导航定位激光信息源，能让它的眼睛保持炯炯有神，让最后的拥抱分毫不差。
中国电科高级工程师刘志强介绍，导航定位激光信息源是光学成像敏感器的关键组件。当太空漆黑无界，它能发出激光，在黑暗中传递信息；如果面对太阳强光的直射，它能发射出比阳光更明亮的双波长激光，确保找到目标。
“在本次任务中，激光信息源面临在轨时间长、使用次数多、对接速度快，以及要在阳照环境实施对接等多重考验。还要保证对接精度达到毫米级。”刘志强说，为此科技人员结合航天实际应用，进行了产品原理和工艺的全新设计，开展了完整、充分的相关环境试验，最终研制出新一代产品。其可靠性更高、重量更轻、体积更小、功耗更低，抗辐照、传导热能力也更强，主要技术指标达到国际先进水平。
未来该产品不仅将用于更多交会对接任务，还将在星间通信、空间站机械臂、航天器维修及燃料加注、飞机空中加油、水下无人航行器等领域开展应用研究。
新一代对接机构支持“重量级”拥抱
“天舟一号的对接机构是第二代产品，不仅支持更大吨位航天器的快速对接，还为推进剂补加提供了平台，并具备100伏高压供电能力。” 中国航天科技集团八院载人飞船系统、空间实验室系统副总设计师张崇峰说。
此前神舟飞船所用的均为第一代对接机构，它们和天宫都是8吨级的航天器，必须沿着质心轴线运动，捕获、校正后，处于无偏心的位置，才能顺利对接上。
然而在空间站任务面前，这只能算“轻量级”对接。空间站建造阶段需要开展8至180吨级航天器各种方式的对接，其间将会产生巨大能量，给对接机构的缓冲耗能能力提出很高要求，这是空间站建造阶段必须突破的一项技术。八院研制的第二代对接机构通过了可控阻尼器单机产品、改进型传动缓冲对接机构产品，以及分系统级的整机、缓冲等的全面考核，不仅完成了天舟与天宫的拥抱，也能满足后续任务需求。
下一步，天舟一号将为天宫二号补加推进剂，对接机构为此提供了平台。用于推进剂补加的4路液路浮动断接器，均安装在对接机构上。另外，鉴于未来我国空间站将采用100伏的高压供电制，为提前验证技术，天舟一号采用了全新研制的国产100伏高压器件，对接机构控制系统电路也相应进行了全新设计。
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