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近日搭載問天實(shí)驗(yàn)艙的長征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火發(fā)射，約495秒后，問天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。7月25日，問天實(shí)驗(yàn)艙成功對(duì)接于天和核心艙前向端口。隨后，神舟十四號(hào)航天員乘組順利進(jìn)入問天實(shí)驗(yàn)艙。
隨著“問天”成功入駐太空，中國空間站正式開啟了“多艙”階段。同時(shí)也意味著中國航天事業(yè)已經(jīng)進(jìn)入創(chuàng)新發(fā)展的快車道。從嫦娥號(hào)到天問號(hào)，從北斗服務(wù)全球到開啟多艙空間站。中國航天事業(yè)以勢(shì)不可擋的速度向前邁進(jìn)，這也得益于核心技術(shù)的不斷發(fā)展。在這之中，激光占有著非常重要的地位。有人要問了，那航天航空中究竟應(yīng)用了哪些激光技術(shù)呢？小編給您細(xì)細(xì)說來。
激光成像避障技術(shù)
在嫦娥探月工程實(shí)施登月任務(wù)以前，人類無人登月探測器無一例外全部都是“盲降”。也就是說探測器只能根據(jù)分辨率并不高的環(huán)月遙感圖像尋找開闊平坦的區(qū)域作為“著陸點(diǎn)”，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)好著陸彈道，然后逐級(jí)減速進(jìn)行著陸動(dòng)作。整個(gè)著陸工作中沒有任何避障設(shè)計(jì)，這也意味著意外總是會(huì)頻繁出現(xiàn)，所以此類任務(wù)的成功率并不高。
而國產(chǎn)激光三維成像敏感器正好填補(bǔ)了這一塊的技術(shù)短板，它的工作原理就是當(dāng)著陸器距離月面百米高度時(shí)進(jìn)行快速多波束成像，它可以同時(shí)發(fā)射16個(gè)激光波束，并在0.4秒時(shí)間內(nèi)繪制一張高精度三維立體圖像，并基于此圖像進(jìn)行螺旋搜索，直至確定安全著陸點(diǎn)，而后姿控發(fā)動(dòng)機(jī)與變推力發(fā)動(dòng)機(jī)合力控制探測器避開障礙，并移動(dòng)至安全著陸點(diǎn)上方，再進(jìn)行緩速下降，直至安全著陸月面。在此裝置助力下，嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)均登月成功。激光三維成像敏感器的應(yīng)用直接結(jié)束了我國盲降月球的歷史，對(duì)于中國航天事業(yè)的發(fā)展也起到了絕對(duì)性的歷史作用。
激光測距技術(shù)
激光測距技術(shù)目前主要的測量方法有：激光脈沖測距、激光相位測距、激光三角法測距等。激光脈沖測距主要應(yīng)用于遠(yuǎn)距離測距，而激光相位測距和激光三角法測距更適合應(yīng)用于近距離的測距。所以針對(duì)航天航空我們主要討論激光脈沖測距技術(shù)，它的工作原理是向目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。通過測出的激光脈沖往返所用的時(shí)間，就可以算出所測目標(biāo)與自身之間的距離。目前被廣泛應(yīng)用于精密測定激光衛(wèi)星的軌道、空間碎片軌道確定和監(jiān)測。
激光切割技術(shù)和激光打孔技術(shù)
現(xiàn)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造非常復(fù)雜，所需要的材料種類繁多，其中里面的高溫部件不僅需要經(jīng)受炙熱的高溫，同時(shí)還需要承受強(qiáng)大的氣壓。如果采用常規(guī)的加工方式不僅操作復(fù)雜，同時(shí)工藝要求也很難達(dá)到。由于激光切割和激光打孔具有精密度高、加工速度快、熱影響小、不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)等特點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。
激光增材制造技術(shù)
激光增材制造技術(shù)又稱為激光3D打印技術(shù)，是在計(jì)算機(jī)輔助下，把三維實(shí)體模型切片處理為二維層面，二維層面再離散為一維線條，采用激光熔覆技術(shù)逐點(diǎn)堆積，最終實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體零件成型的激光制造技術(shù)。像航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向器都會(huì)用到激光增材制造技術(shù)。
激光在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但還有眾多未知方向等待著去開發(fā)。未來隨著激光技術(shù)的不斷突破和創(chuàng)新，中國航天航空事業(yè)的道路也一定會(huì)更加廣闊。
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