微波雷達(dá) 助力太空探索走得更穩(wěn)更遠(yuǎn)

文/王云燕 金文莉

2022 年6 月5 日17 時(shí)42 分，神舟十四號(hào)載人飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式，經(jīng)過6 次自主變軌，成功對(duì)接于天和核心艙徑向端口，與核心艙及天舟三號(hào)、天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船形成組合體。

由中國航天科工二院25 所（以下簡稱：25 所）研制的微波雷達(dá)在神舟十四號(hào)載人飛船距天和核心艙150 公里處開機(jī)。進(jìn)入預(yù)定位置后，安裝在神舟十四號(hào)載人飛船上的微波雷達(dá)與安裝在天和核心艙的微波應(yīng)答機(jī)建立穩(wěn)定通訊，并保持對(duì)接全過程穩(wěn)定可靠。作為空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)中的關(guān)鍵測量敏感器，微波雷達(dá)承擔(dān)著中遠(yuǎn)距離空間飛行器間距離、速度、角度等相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的精確測量任務(wù)。

此次神舟十四號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)是中國空間站建造階段的首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)，也是25 所微波雷達(dá)第九次出征載人航天工程任務(wù)。

2011 年11 月3 日，神舟八號(hào)與天宮一號(hào)成功完成中國首次空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)，微波雷達(dá)研制走過十年艱辛之路后第一次被寫入太空探索的歷史。2020 年12 月6 日，嫦娥五號(hào)首次在38 萬公里外的月球軌道實(shí)現(xiàn)無人交會(huì)對(duì)接，微波雷達(dá)換代升級(jí)，再立新功。2021 年5 月15 日，天問一號(hào)探測器著陸火星，25 所新研制的相控陣測量敏感器首次實(shí)現(xiàn)地外天體著陸測量。此時(shí)距離微波雷達(dá)首戰(zhàn)告捷，又是一個(gè)十年。

“從第一次交會(huì)對(duì)接任務(wù)開始，十年來我們參與了空間站建設(shè)、探月工程、火星探測等航天重大工程，實(shí)現(xiàn)了3個(gè)首次，十戰(zhàn)連捷?！敝袊教炜乒ざ?5 所微波雷達(dá)總師孫武激動(dòng)不已地說。多年逐夢(mèng)航天，孫武帶領(lǐng)的微波雷達(dá)團(tuán)隊(duì)，用創(chuàng)新和奮斗澆鑄夢(mèng)想，一步一個(gè)腳印開啟了深空探測新征程。

穩(wěn)健夯實(shí)載人航天

早在2000 年，留法歸來的博士孫武，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)了交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)原理樣機(jī)研制，此時(shí)，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域還是“一片空白”。從零開始的技術(shù)攻堅(jiān)，日復(fù)一日地試驗(yàn)、更改、反思、學(xué)習(xí)、再試驗(yàn)……一個(gè)個(gè)關(guān)鍵技術(shù)相繼突破，微波雷達(dá)研制接連取得重大進(jìn)展。終于，微波雷達(dá)雖最晚進(jìn)入，但一路奔跑追上載人航天大部隊(duì)，成為最早交付的產(chǎn)品。

十年成就“太空之吻”，從方案提出到2011年第一次任務(wù)成功，中國空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)躋身世界一流，并擁有100%自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

“創(chuàng)新，是我們航天人代代相傳的基因，踏入新時(shí)代航天發(fā)展快車道，我們更要奮力奔跑?！睂O武的徒弟、團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)師賀中琴說。

2012 年，瞄準(zhǔn)空間站建設(shè)需求，研制團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)一步推進(jìn)技術(shù)研發(fā)。在原有技術(shù)的積累上，他們?cè)谟布?、軟件上進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)開展了小型化、輕量化改進(jìn)，在通信功能、低功耗、抗干擾能力等方面取得了重大技術(shù)突破。

2016 年10 月18 日，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的第二代高精度測量微波雷達(dá)亮相“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”。在這一次模擬空間站的對(duì)接任務(wù)中，這部全新的微波雷達(dá)，再一次圓滿完成任務(wù)。據(jù)孫武介紹，二代產(chǎn)品采用誤差補(bǔ)償算法，將測角精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，增加了“定制化”通信功能和抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力，同時(shí)重量減輕一半，體積是以前的1/3，功耗減少到原來的2/3。這意味著它在太空中測量得更準(zhǔn)、工作得更久，未來將在深空探測上發(fā)揮更大作用。

2021 年，微波雷達(dá)先后執(zhí)行了“天舟二號(hào)”“神舟十二號(hào)”“神舟十三號(hào)”與“天和”核心艙的3次交會(huì)對(duì)接任務(wù)，2022 年還將繼續(xù)為空間站交會(huì)對(duì)接任務(wù)保駕護(hù)航。

“這十年，空間任務(wù)逐漸常態(tài)化、快速化，我們的微波雷達(dá)持續(xù)輸出高精度，有幸參與了空間站建設(shè)的光輝歷程，也見證了中國航天的蓬勃發(fā)展。”第十次在指控大廳參與保障任務(wù)的孫武激動(dòng)不已，“我們的產(chǎn)品也在這十年間逐步形成系列化、平臺(tái)化，以更加穩(wěn)健的步伐在探索太空的征程上前行。”

成功進(jìn)入探月領(lǐng)域

馬不停蹄做著“太空紅娘”，心中依然期盼“嫦娥奔月”。2013 年，創(chuàng)新?lián)?dāng)、奮斗求真的孫武團(tuán)隊(duì)，在競爭中獲勝，成為探月三期的核心配套單位，開始了探索月球的逐夢(mèng)之旅。

與近地軌道相比，月球軌道沒有衛(wèi)星導(dǎo)航等服務(wù)資源，微波通信是中遠(yuǎn)距離的唯一手段。而且月球軌道空間環(huán)境更為復(fù)雜，這對(duì)微波雷達(dá)產(chǎn)品性能提出了更高的要求。

當(dāng)時(shí)30 歲的賀中琴，被賦予技術(shù)負(fù)責(zé)人的重任。她說：“航天任務(wù)是一代代航天人接續(xù)奮斗的成果，困難很多，但我想試一試?！?/p>

緊張的研制周期，更高的產(chǎn)品性能要求，問題常常一個(gè)接著一個(gè)。賀中琴說：“大家的想法就是拼了，管它什么難題！來一個(gè)解決一個(gè)！”

2015 年7 月，月球軌道交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)轉(zhuǎn)入正樣研制階段，此時(shí)的賀中琴剛剛懷孕，孫武和隊(duì)友們都讓她以肚子里的寶貝為重，但賀中琴放不下心里另一個(gè)“寶貝”——微波雷達(dá)。一向風(fēng)風(fēng)火火的她一刻也沒停下，寫文件、做試驗(yàn)、開會(huì)研討，眼見著肚子一天天大起來，隊(duì)友們不得不一遍遍叮囑她：“哎呀，你慢點(diǎn)，要記得自己是個(gè)孕婦！”

功夫不負(fù)有心人，在孫武的帶領(lǐng)下，她與團(tuán)隊(duì)攻克了相位干涉儀測角、大寬角度測量等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將微波雷達(dá)的測角精度再次提高，實(shí)現(xiàn)了雙向傳輸通信和抗“月塵”干擾能力，綜合測量性能達(dá)到國際領(lǐng)先。

從一名懵懂少女到獨(dú)當(dāng)一面的航天女將，賀中琴與微波雷達(dá)朝夕相處、共同成長，說起產(chǎn)品就像說起自己的孩子。任務(wù)前夕，她自信地說：“經(jīng)過七項(xiàng)單機(jī)試驗(yàn)、三項(xiàng)分系統(tǒng)試驗(yàn)和五項(xiàng)系統(tǒng)試驗(yàn)的充分驗(yàn)證，我們和雷達(dá)都做好了最充分的準(zhǔn)備！”

2020 年12 月6 日，嫦娥五號(hào)月球軌道交會(huì)對(duì)接任務(wù)備受世人關(guān)注，微波雷達(dá)在距離地球更遙遠(yuǎn)的空間領(lǐng)域再次斬獲盛譽(yù)。探月之旅的成功，不僅是新產(chǎn)品的誕生，更是新一批航天人才的誕生。

開啟深空探測新征程

2016 年，團(tuán)隊(duì)的眼光瞄準(zhǔn)了更遠(yuǎn)的目標(biāo)——星際探測，為天問一號(hào)探測器著陸火星提供測量手段——研制相控陣測量敏感器，是團(tuán)隊(duì)立下的第一個(gè)“Flag”?！斑@是一個(gè)勇敢的項(xiàng)目?！睂O武說，“火星和地球之間距離漫長，通信存在十幾分鐘的時(shí)延，在地球上無法控制著陸過程，對(duì)敏感器提出的要求極為苛刻，很多試驗(yàn)我們要模擬火星上的環(huán)境來完成，比如選取沙漠環(huán)境等。”

研制小組很快組建起來，有“90 后”博士“天團(tuán)”，也有“Z 世代”年輕力量。體制越新，帶來的難度也就越大，技術(shù)團(tuán)隊(duì)又一次“從零”開始技術(shù)攻堅(jiān)。經(jīng)過五年精心打磨，相控陣測量敏感器相比于同類產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了體積更小、重量更輕、功能更全、精度更高的既定目標(biāo)，被稱為“著陸末段關(guān)鍵七分鐘的保命手段”。

2021 年5 月15 日，天問一號(hào)探測器成功著陸在距離地球億萬公里外的火星烏托邦平原，測量敏感器不辱使命，實(shí)現(xiàn)了相控陣體制雷達(dá)在地外天體著陸測量中的首次應(yīng)用，跨越3.2 億公里，團(tuán)隊(duì)留下了創(chuàng)新、開拓、奮斗的新印記。

“有幸參與了幾次重大航天任務(wù)，每當(dāng)我看著監(jiān)視屏幕上的成功畫面，都會(huì)感慨萬千?！辟Z谷文被稱為團(tuán)隊(duì)里的“蜘蛛俠”，無論寒冬臘月還是烈日酷暑，幾乎每一次外場試驗(yàn)他都參與了，高塔上從不缺席。十年時(shí)間，小賈變成了老賈?！?009 年第一次外場掛飛試驗(yàn)，去的時(shí)候是夏天，回來時(shí)就穿上羽絨服了。經(jīng)過不斷的技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)創(chuàng)新，到2019 年，連同飛機(jī)改裝轉(zhuǎn)場在內(nèi)，半個(gè)月就完成了十個(gè)架次的飛行試驗(yàn)，飛行數(shù)據(jù)全部有效?！彼f，“這是不斷探索、不斷成熟的十年，很慶幸能和大家一起成長。”

“問天、問月、問星河，宇宙有多大，我們的夢(mèng)想就有多大?！币幻状螀⑴c航天任務(wù)的“95后”設(shè)計(jì)師說道。這些航天事業(yè)的“新力軍”，一邊做著科研工作，一邊當(dāng)著航天科普宣講人，從幼兒園走到大學(xué)，從北京海淀走到千里之外的山村留守兒童學(xué)校，他們把航天精神播種在娃娃們心里，也把航天夢(mèng)播撒到神州大地。

人類探索太空的步伐永無止境。孫武團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)在載人航天工程、探月工程和行星探測任務(wù)中發(fā)揮科技支撐力量，在探索太空的征程上奮勇前行。在不遠(yuǎn)的未來，“手可摘星辰”將不再是夢(mèng)。