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從深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室獲悉，由該實(shí)驗(yàn)室牽頭研制的天都一號(hào)通導(dǎo)技術(shù)試驗(yàn)星日前成功完成具有里程碑意義的技術(shù)驗(yàn)證——在太陽(yáng)光干擾強(qiáng)烈的白晝條件下，實(shí)現(xiàn)地月空間高精度激光測(cè)距。
這一突破使我國(guó)成為全球首個(gè)掌握全時(shí)段地月空間激光測(cè)距能力的國(guó)家，標(biāo)志著我國(guó)深空軌道精密測(cè)量技術(shù)邁入世界領(lǐng)先行列。
由于地月空間尺度極大、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速度極快，對(duì)地月空間衛(wèi)星進(jìn)行激光測(cè)距相當(dāng)于萬(wàn)米外瞄準(zhǔn)一根頭發(fā)絲，并實(shí)施精密跟蹤與信號(hào)捕獲。傳統(tǒng)的地月空間激光測(cè)距受制于太陽(yáng)背景輻射干擾，微弱的衛(wèi)星回波信號(hào)容易被淹沒在強(qiáng)烈的背景噪聲中，難以被準(zhǔn)確識(shí)別和提取，只能在夜間開展作業(yè)。
天都一號(hào)團(tuán)隊(duì)攻克了日光背景噪聲抑制、激光信號(hào)微弱能量捕獲等核心技術(shù)難題，創(chuàng)新研發(fā)的超窄帶光譜濾波技術(shù)，成功將太陽(yáng)光噪聲抑制了6個(gè)數(shù)量級(jí)，配合自主研發(fā)的高功率脈沖激光器(峰值功率達(dá)千兆瓦級(jí))和自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，使得白晝測(cè)距信噪比提升至實(shí)用水平。
“這相當(dāng)于在正午的強(qiáng)光環(huán)境下，精準(zhǔn)捕捉到380,000公里外的一盞燭光。”項(xiàng)目首席科學(xué)家王志剛研究員用形象的比喻解釋道。
實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，此次試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了地月空間20厘米級(jí)的測(cè)距精度，較傳統(tǒng)夜間測(cè)距精度提升40%，同時(shí)將有效作業(yè)時(shí)段延長(zhǎng)至全天候，為深空導(dǎo)航建立了全新的時(shí)空基準(zhǔn)。
深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家李航表示："傳統(tǒng)激光測(cè)距需避開日光干擾窗口，每天有效作業(yè)時(shí)間不足8小時(shí)。此次突破使我們獲得24小時(shí)連續(xù)測(cè)控能力，對(duì)月球基地建設(shè)、火星采樣返回等任務(wù)具有里程碑意義。"
此前，歐洲空間局曾嘗試通過升級(jí)激光發(fā)射功率突破日光限制，但未能解決信噪比失衡問題。誠(chéng)然，我國(guó)創(chuàng)新采用量子編碼調(diào)制技術(shù)，使信號(hào)識(shí)別效率提升3個(gè)數(shù)量級(jí)，相關(guān)成果已形成15項(xiàng)國(guó)際專利集群。未來(lái)該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將技術(shù)拓展至地火測(cè)距，為載人火星探測(cè)奠定基礎(chǔ)。
目前，天都一號(hào)已轉(zhuǎn)入在軌技術(shù)驗(yàn)證階段，計(jì)劃開展為期一年的空間環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)。
隨著我國(guó)深空測(cè)控網(wǎng)建設(shè)的加快推進(jìn)，未來(lái)將形成覆蓋地月空間的"激光導(dǎo)航星座"，也將為載人登月、月球基地建設(shè)等國(guó)家重大工程提供精準(zhǔn)的空間基準(zhǔn)服務(wù)。
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