深空探测实验室(DSEL)主导实施了“天都一号”卫星通导技术试验,该试验首次突破了在白昼强光干扰的技术壁垒,成功实现了超远地月激光测距的壮举。要知道地月空间白昼测距一直以来被国际学术界视为21世纪十大航天难题之一,其成功突破带来的意义非常重大!
地月空间激光测距的传统技术一直以来受限于“夜间作业”的铁律,太阳强光辐射的干扰强度要比卫星激光发射回波信号高数百万倍,就好比是“在暴雨天气举着蜡烛去寻找一只萤火虫一样”。
欧美也曾经多次进行尝试,但是都以失败告终,甚至还出现了美国NASA探测器因为太阳辐射而“致盲”事件,于是美NASA便终止了这一实验,欧洲航天局更是断言这项实验是“21世纪不可能的任务”。
不过中国深空探测实验室首次成功实现,当属世界首例,首先地月空间尺度达到了惊人的38万公里,而“天都一号”卫星的在轨速度为1.6公里/秒,这也就意味着我们需要动态追踪月球,其难度就好比是用激光持续锁定万米以外的飞驰的发丝一样,堪比“百步穿杨”,一举定乾坤!
首先是我们需要穿透高强度阳光辐射屏障,实现光子级的捕捉,在该试验中,云南天文台1.2米望远镜发射的激光脉冲峰值功率达到了惊人的100兆瓦,但是在穿过了13万公里的地月空间之后,大概就剩下了约1个光子能够被“天都一号”卫星发射,不过科研团队通过“太阳盲探测器”和智能光子筛选算法,成功的提取到了有效信号,使定位精度达到了亚毫米级别。
其次是信号处理算法的革新,从噪声中淘金,传统信号处理以来阈值进行筛选,是因为在“夜间作业”定律下干扰小,但是白昼强光环境下噪声呈非线性增长,为此科研人员研发出了强光背景下微弱信号时域-频域联合降噪技术,能够在纳米级别时间精度内识别淹没于噪声中的回波信号。
最后是在动态追踪算法的革新,传统激光受限于“太阳盲区”,每天仅有数小时观测窗口,但是中国科研团队打破了这一桎梏,云南天文台副研究员透露,团队借鉴了高铁追焦摄影技术,把卫星轨道预测误差控制在3毫米以内,能够实现未来0.5秒的卫星运动轨迹,这套系统同时能够过滤大气湍流干扰,让激光束穿越电离层时依旧保持聚焦。
此次试验的成功突破不仅验证了我国在极端条件下的技术创新硬实力,更是重塑了深空探测领域的技术标准体系,实现了从“跟跑者”到“领跑者”的角色转变,当然了这不仅是技术的胜利,更是人类突破认知边界的又一次远征。
更新时间:2025-05-10
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