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哈尔滨工业大学多项技术助神八与天宫“牵手”

发布时间:2016-04-06 10:16:25

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哈工大多项技术助神八天宫牵手

　　今天凌晨，天宫一号目标飞行器与神舟八号飞船在太空成功完成交会对接，这一世界瞩目的成就凝聚了千万航天人的心血和汗水。以服务国家航天科技事业为己任的哈尔滨工业大学，参与了与此次交会对接相关的多个科技项目研发，为“牵手”的成功提供了重要的人才和技术支撑。

　　据悉，哈工大此次独立完成及参与的研发项目，包括空间对接机构热真空试验台、九自由度运动模拟系统、对接机构综合试验台运动模拟器、对接机构恢复性能试验台，以及早先推出的整机特性测试台、CCD光学成像敏感器等。

　　这些项目都属于这次交会对接实验成功的关键项目，如热真空试验台解决的是对接过程中冷焊现象、大温差卡死等问题的排除和高可靠性真空润滑、大型复杂装配的实现。

　　在与地面迥异的太空环境中，飞行器以每秒7.8公里高速飞行，高真空，微重力，会出现许多我们在地面上难以想象的问题。在地面环境中“井水不犯河水”的不同金属块，在太空中会粘在一起甚至像焊在一起那样无法分开，这就是冷焊现象。平时机器轴承正常加注的润滑剂会迅速蒸发，在太空中阳光下的物体阳面和阴面会有巨大的温差使机件卡死。哈工大机器人研究所和上海805所合作研制的空间对接机构热真空试验台，真实模拟了对接机构在高低温、真空等各种太空极限环境下的对接过程，在“真空罐”内实现大型对接模拟试验。哈工大项目组将油脂和固体润滑结合使用，解决了上述问题。这使我国成为世界上第三个在专用操作室三维虚拟环境下采用遥控操作技术的国家。

　　精确定位控制是“牵手”过程中的关键技术。据哈工大控制与仿真中心教授姚郁介绍，天宫一号和神舟八号在高速飞行中对接，位置稍有偏差都可能“擦肩而过”，甚至迎面相撞。哈工大研制的九自由度运动模拟系统，就是模拟交会过程中精确定位的地面仿真设备。这套设备主要包括目标三轴台，用于模拟天宫一号飞行器的姿态变化;追踪三轴台，用于模拟神舟八号飞船姿态的变化;三维平动系统则用于模拟两个飞行器之间相对位置变化。三个部分都要实现三个维度的控制，即所谓九自由度运动模拟系统。

　　完整的对接过程包括初步接触、捕获、校直缓冲、拉紧锁定等几个步骤。对接机构综合试验台运动模拟器是模拟太空对接技术的核心设备。参与攻关的哈工大教授丛大成介绍说，对接机构综合试验台运动模拟器的目标功能，是模拟常温与高低温环境中空间飞行器在对接过程中的相对运动。

　　模拟器采用半物理仿真的方法，兼取数学仿真的灵活性及物理模拟的真实性。这一项目的成功，也使我国独立自主掌握了世界顶级六自由度运动模拟器的集成制造技术走在前列。

　　据介绍，哈工大在完成国家系列航天科技领域重大科技项目研发的同时，注重科研与育人并重。哈工大1959年成立航空工业系，迈入航空航天领域;1987年成立航天学院之初，学校即与航天五院签署了“联合创建专业，合作培养人才”的协议。学校不仅把科研成果引入教学领域，还把航天精神引入德育，把“严、细、慎、实”的航天传统引入学业要求和工程训练。学校多年来坚持与航天五院、一院、二院、三院和上海航天局等单位合作培养本科生和研究生，建立了“多品种、小批量、高动态、高质量”和“分类、分段选拔培养，提前预上岗”的合作培养模式，学校与合作办学单位按照“真环境、真课题、真规范、真提高、真敬业”的要求，合作指导学生的毕业设计。

　　半个世纪以来，哈工大为国家航天事业输送了1万多名毕业生，李继耐、孙家栋、胡世祥、栾恩杰、李元正、许达哲、刘竹生等一批航天领域的领军人物是他们的杰出代表。在载人航天的5人领导小组中，3位成员都是哈工大毕业的;在“绕月探测工程”的3位负责人当中，有两位是哈工大校友。在酒泉卫星发射中心，在测控“神舟”号飞船的江阴远洋航天测控基地，很多科研人员都是从哈工大走出来的。