張晴

2011年11月3日凌晨，我國(guó)巨龍?zhí)鞂m一號(hào)實(shí)現(xiàn)與神舟八號(hào)飛船的對(duì)接任務(wù)；2012年6月18日14時(shí)14分與神舟九號(hào)對(duì)接成功；2013年6月13日13時(shí)18分，又與神舟十號(hào)成功對(duì)接?？梢哉f(shuō)，天宮一號(hào)與神舟飛船的對(duì)接，標(biāo)志著中國(guó)已經(jīng)擁有建立空間站和利用空間資源的關(guān)鍵技術(shù)。中國(guó)古有“嫦娥奔月”的神話傳說(shuō)，也有毛澤東“可上九天攬?jiān)隆钡臅诚?，如今總算在我們的時(shí)代獲得了實(shí)質(zhì)性的突破和成功。

天宮一號(hào)的發(fā)射和對(duì)接，承載著幾代人的夢(mèng)想，凝聚著無(wú)數(shù)科學(xué)家的汗水。這里我們要介紹的是在天宮一號(hào)與神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)運(yùn)輸飛船的交會(huì)對(duì)接過(guò)程中，參與完成了“CCD光學(xué)成像敏感器”的研制工作的功臣李金宗教授。正是他為天宮一號(hào)這條巨龍，奉上了“點(diǎn)睛”之筆，使它在太空騰飛和遨游中完成對(duì)接。

勇于挑戰(zhàn) 給天宮一號(hào)一雙“慧眼”

李金宗，教授、博士生導(dǎo)師，享受政府特殊津貼，已完成國(guó)家計(jì)劃項(xiàng)目、“863項(xiàng)目”、創(chuàng)新基金項(xiàng)目和院所合作項(xiàng)目等30余項(xiàng)，并曾榮獲航天部預(yù)先研究先進(jìn)工作者、國(guó)家高技術(shù)863-409主題研究先進(jìn)工作者榮譽(yù)稱號(hào)。

而最讓李金宗引以為豪的，是他作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人完成交會(huì)對(duì)接CCD光學(xué)成像敏感器目標(biāo)標(biāo)志器及相機(jī)濾光片的研制，成功地用于“天宮一號(hào)”與“神舟八號(hào)”等運(yùn)輸飛船的近距離觀測(cè)引導(dǎo)設(shè)備，完成在軌交會(huì)對(duì)接任務(wù)。

這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)的項(xiàng)目。天宮一號(hào)在太空中以第一宇宙速度（7.9公里/秒）繞地飛行，自身重量達(dá)8.5噸，還需要在強(qiáng)陽(yáng)光、強(qiáng)輻射和復(fù)雜外熱流等惡劣的太空環(huán)境中達(dá)到穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，這是非常困難的。要解決這個(gè)問(wèn)題，必須為他們安置一雙精確制導(dǎo)的“慧眼”。李金宗教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)就是要研制交會(huì)對(duì)接精確制導(dǎo)環(huán)路中的引導(dǎo)設(shè)備——“天宮”的十二臺(tái)目標(biāo)標(biāo)志器和適配的“神舟”相機(jī)濾光片。

在交會(huì)對(duì)接的近距離段，目標(biāo)標(biāo)志器和相機(jī)濾光片兩者協(xié)調(diào)工作，即使在強(qiáng)陽(yáng)光、強(qiáng)輻照和復(fù)雜外熱流等惡劣環(huán)境中，也能消除干擾，排障點(diǎn)睛，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)功能。這是事關(guān)交會(huì)對(duì)接成功與否的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。交會(huì)對(duì)接過(guò)程的遙測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)際效果表明，李金宗教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和研制的系統(tǒng)在交會(huì)對(duì)接的整個(gè)過(guò)程中都處于設(shè)計(jì)范圍的最佳狀態(tài)，出色地完成了引導(dǎo)功能。李金宗教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)也因此榮獲“中國(guó)載人航天工程突出貢獻(xiàn)集體”榮譽(yù)稱號(hào)，是全國(guó)高等院校中唯一獲得該項(xiàng)榮譽(yù)的單位。

科學(xué)精神 給團(tuán)隊(duì)點(diǎn)亮一盞明燈

實(shí)際上，為了那一刻的對(duì)接，李金宗教授帶領(lǐng)哈工大圖象信息技術(shù)與工程研究所的科研人員，進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)5年的攻關(guān)。五年中，李金宗體會(huì)到，要完成這樣一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，知識(shí)和能力固然重要，但是科學(xué)精神同樣不可或缺。而李金宗用他的精神，感染著每一個(gè)人，成為團(tuán)隊(duì)前進(jìn)的一盞明燈。

首先是創(chuàng)新精神。李金宗知道在這樣一個(gè)前沿、高端的科研項(xiàng)目中，沒(méi)有太多的經(jīng)驗(yàn)可循，唯有創(chuàng)新才有出路。他常說(shuō)：“科學(xué)研究既要有前沿性，更要有前瞻性”，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)突破創(chuàng)新。事實(shí)上，得益于前期預(yù)研的創(chuàng)新成果，當(dāng)面臨交會(huì)對(duì)接觀測(cè)設(shè)備的競(jìng)標(biāo)任務(wù)時(shí)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成4項(xiàng)成像精確制導(dǎo)和2項(xiàng)近距離交會(huì)對(duì)接的部級(jí)鑒定項(xiàng)目，并且出版了《空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)》、《模式識(shí)別導(dǎo)論》等專著，從眾多競(jìng)標(biāo)者中脫穎而出。同樣因?yàn)閯?chuàng)新，他們將項(xiàng)目做到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

其次是拼搏精神。李金宗介紹說(shuō)，因?yàn)樘窄h(huán)境中光線強(qiáng)度、溫差等條件變化巨大，為了測(cè)試系統(tǒng)在不同條件下的抗干擾能力，團(tuán)隊(duì)成員頂著酷暑，在地面溫度近50℃的外場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，從安裝調(diào)試到獲取數(shù)據(jù)，一干就是幾個(gè)小時(shí)。很多隊(duì)員的皮膚被日光灼傷，膠鞋與地面黏在一起。低溫環(huán)境穩(wěn)定性測(cè)試過(guò)程中，他們?cè)诘嗡杀墓枮I寒冬深夜對(duì)設(shè)備持續(xù)進(jìn)行5小時(shí)以上的試驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)成員與鋼鐵制造的設(shè)備一起經(jīng)受嚴(yán)寒的考驗(yàn)。就是在這樣的條件下，有人被凍感冒，有人耳朵被凍傷，但是沒(méi)有一個(gè)人退縮。

此外，李金宗和他的團(tuán)隊(duì)還表現(xiàn)出無(wú)私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神，以及勇于嘗試和敢于擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任意識(shí)。一方面，放下包袱敢于拼搏，另一方面，面對(duì)錯(cuò)誤勇于擔(dān)當(dāng)和改過(guò)。精神照亮科研，汗水換來(lái)收獲。李金宗教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和主持研制的CCD光學(xué)成像敏感器關(guān)鍵設(shè)備經(jīng)受住實(shí)踐的檢驗(yàn)，獲得了成功，同時(shí)獲得了5項(xiàng)國(guó)家專利。

技術(shù)創(chuàng)新 助力中國(guó)航天新時(shí)代

空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)起始于上個(gè)世紀(jì)60年代，美國(guó)、俄羅斯、日本、歐空局和中國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了空間飛行器的交會(huì)對(duì)接，而實(shí)現(xiàn)載人和人控交會(huì)對(duì)接的只有美國(guó)、俄羅斯和中國(guó)。目前，國(guó)際上的同類技術(shù)均采用逆向反射器構(gòu)成的被動(dòng)的合作目標(biāo)，而未采用主動(dòng)光源的合作目標(biāo)。李金宗領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)的CCD光學(xué)成像敏感器的合作目標(biāo)設(shè)計(jì)了具有主動(dòng)光源的目標(biāo)標(biāo)志器，標(biāo)志著中國(guó)在空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)上，打破了美、日、歐三足鼎立的格局，有了屬于中國(guó)的自主創(chuàng)新技術(shù)，為中國(guó)建立空間站鋪平了道路。

2012年12月24日，經(jīng)專家評(píng)審鑒定，充分肯定了該項(xiàng)目在應(yīng)用于“天宮一號(hào)”與神舟飛船交會(huì)對(duì)接上所取得的成績(jī)，同時(shí)總結(jié)了其技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：首先，在標(biāo)志器方案的選擇上，突破了目前國(guó)際上同類方案均采用被動(dòng)反射器方案的現(xiàn)狀，而設(shè)計(jì)和研制了主動(dòng)標(biāo)志的新方案，建立了相機(jī)濾光片與主動(dòng)標(biāo)志器適配模式，解決了交會(huì)對(duì)接過(guò)程中強(qiáng)干擾（包括陽(yáng)光和激光雷達(dá)）等技術(shù)難題。其次，首次將塑封發(fā)光二極管成功地用于空間飛行器在軌艙外操作的航天設(shè)備，作為“天宮”目標(biāo)標(biāo)志器的發(fā)光器件，在軌壽命長(zhǎng)達(dá)16年以上，而遠(yuǎn)場(chǎng)波束的能量集中度由原來(lái)的50%左右提高到89%以上；首次將光纖面板成功地用于空間飛行器在軌艙外操作的航天設(shè)備，構(gòu)成勻光器，完成點(diǎn)/面光源的轉(zhuǎn)換，并且使其具有抗輻照性能，且具有高均勻性和高對(duì)稱性的特征，消除了成像“花瓣”和“鬼影”，提高了識(shí)別與測(cè)量的精度。最后，解決了高截止深度窄帶濾光片的可靠性和穩(wěn)定性，通過(guò)斜入射補(bǔ)償設(shè)計(jì)解決了角度效應(yīng)問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了一組涵蓋通帶透過(guò)率（大于95%）、止帶截止深度（小于0.06%）、窄通帶且接近矩形等高性能光學(xué)濾波參數(shù)，在陽(yáng)光斜入射時(shí)，能大大縮小陽(yáng)光在像平面內(nèi)的干涉區(qū)域，大大減小能分辨標(biāo)志器像斑的陽(yáng)光最小入射角，并且使其能與目標(biāo)標(biāo)志器在強(qiáng)陽(yáng)光、強(qiáng)輻照和復(fù)雜外熱流環(huán)境中保持最佳匹配。專家們一致認(rèn)為，該項(xiàng)目科學(xué)技術(shù)先進(jìn)，研制難度大，發(fā)明創(chuàng)新性強(qiáng)，具有多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，在目標(biāo)標(biāo)志器和濾光片技術(shù)領(lǐng)域，屬國(guó)際領(lǐng)先水平。

天宮一號(hào)與神舟飛船的交會(huì)對(duì)接，意味著中國(guó)航天邁上一個(gè)新的高度，進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。李金宗和他的團(tuán)隊(duì)，為了這一個(gè)時(shí)代的降臨付出精力和汗水，永遠(yuǎn)值得我們銘記。他們的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，為我國(guó)航空人乃至整個(gè)科學(xué)界樹立了光輝的榜樣。