4月22日，我國首艘貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)與天宮二號(hào)首次交會(huì)對(duì)接順利完成，為后續(xù)開展推進(jìn)劑在軌補(bǔ)給試驗(yàn)，即“太空加油”提供技術(shù)保證。

記者從中科院光電技術(shù)研究所獲悉，在此次對(duì)接及接下來的對(duì)接中，由該所研制的遙操作攝像機(jī)和激光雷達(dá)，作為姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)的重要測(cè)量設(shè)備，將如同兩位“太空舞者”的眼睛，協(xié)助天舟一號(hào)與天宮二號(hào)完成曼妙的“太空華爾茲”。

在22日的首次對(duì)接中，由光電所等單位聯(lián)合研制的交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)安裝于天舟一號(hào)，該雷達(dá)能夠從中遠(yuǎn)距離準(zhǔn)確捕獲天宮二號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)天宮二號(hào)的高精度跟蹤。同時(shí)，在整個(gè)交會(huì)對(duì)接過程中，實(shí)時(shí)獲取天宮二號(hào)與天舟一號(hào)的相對(duì)距離、速度、角度、角速度等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，為飛船姿態(tài)、速度控制提供有力支撐，確保圓滿完成首次精準(zhǔn)對(duì)接。上述任務(wù)完成后，天舟一號(hào)與天宮二號(hào)組合體將在軌飛行兩個(gè)月，完成三次推進(jìn)劑補(bǔ)加。之后二者再次分離，天舟一號(hào)從另一側(cè)與天宮二號(hào)進(jìn)行二次對(duì)接。第二次對(duì)接的主要任務(wù)是進(jìn)行繞飛實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)天舟一號(hào)前向?qū)幽芰Γ@也是此次天舟一號(hào)與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接的重頭戲之一。

光電所空天光電技術(shù)事業(yè)部副部長周向東說，針對(duì)后續(xù)開展的“太空加油”及多方向?qū)尤蝿?wù)，光電所精心設(shè)計(jì)了交會(huì)對(duì)接激光雷達(dá)ATP分機(jī)“繞飛對(duì)接”功能，通過對(duì)天宮二號(hào)大范圍繞飛掃描成像，實(shí)現(xiàn)了天宮二號(hào)多方向?qū)涌诘淖詣?dòng)辨識(shí)、捕獲、測(cè)量功能。

“安裝于天舟一號(hào)艙外的遙操作攝像機(jī)，將在交會(huì)對(duì)接過程中約140米內(nèi)的最后平移靠攏段一展身手?！彼f。遙操作攝像機(jī)擁有適應(yīng)遠(yuǎn)近距離的雙視場(chǎng)設(shè)計(jì)、太空復(fù)雜光照環(huán)境下成像能力等一系列“黑科技”。

對(duì)接中，如果將天舟一號(hào)和天宮二號(hào)比喻為兩位“太空舞者”，那么遙操作攝像機(jī)的雙視場(chǎng)設(shè)計(jì)，則為保障他們?cè)凇疤杖A爾茲”的過程中，不僅眼中只有彼此，還能顧及雙方舞步、身姿?！斑h(yuǎn)距離可以到140米觀看船體，近距離可以到1.4米對(duì)接完成時(shí)看充滿視場(chǎng)的靶標(biāo)。” 周向東說，雙視場(chǎng)中“寬視場(chǎng)”用作看對(duì)接全貌，不僅可以觀看對(duì)接靶標(biāo)，還可以觀看船體情況，用作大角度范圍對(duì)接時(shí);“窄視場(chǎng)”主要觀看對(duì)接靶標(biāo)。同時(shí)，兩視場(chǎng)在一定程度上可以起互相備份作用。

而為讓兩位“舞者”，步伐一致、節(jié)奏同頻，低延遲性技術(shù)則發(fā)揮作用?！叭绻覀?cè)诩依镞M(jìn)行視頻聊天，由于編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸和解碼延遲的影響，雙方看到的動(dòng)作可能已在過去幾秒發(fā)生，但太空對(duì)接高精度需求，必須克服這一延遲。”周向東說，在對(duì)接操控需要的圖像數(shù)據(jù)傳輸、壓縮算法和數(shù)據(jù)打包方式等策略的基礎(chǔ)上，攝像機(jī)在1024×768分辨率下以視頻速率采集圖像，如何保證既不損壞畫面質(zhì)量，又能適應(yīng)傳輸帶寬的限制，還不產(chǎn)生延時(shí)，是科研團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

而在特殊的“太空舞臺(tái)”中，如何讓兩位“舞者”克服太陽直射變化、明暗交替的場(chǎng)景找到彼此，又是一道難題。遙操作攝像機(jī)的遙感復(fù)雜光照條件成像功能正是為此誕生，“設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在光照范圍在1lux到110000lux(太陽直射)范圍變化，船體背景漆黑或者存在太陽和船體本身明暗交替變化場(chǎng)景下，都能夠看清靶標(biāo)，這要求采用特別設(shè)計(jì)的調(diào)光算法和專用設(shè)計(jì)的遮光罩來解決問題。”