2021年6月17日9時(shí)22分，搭載神舟十二號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射；18時(shí)48分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進(jìn)入天和核心艙，標(biāo)志著天和核心艙正式開(kāi)始載人飛行。
空間站天和核心艙是我國(guó)目前研制的最大航天器，計(jì)劃在軌運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15年，遭受空間碎片撞擊（速度高達(dá)每秒數(shù)千米）的概率相對(duì)較高，運(yùn)行安全受到威脅。哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院龐寶君教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的空間碎片撞擊在軌感知技術(shù)可在艙體遭到空間碎片撞擊時(shí)，為航天員和地面控制人員及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施提供依據(jù)，保護(hù)航天員安全。
天和核心艙除了采取主動(dòng)規(guī)避與被動(dòng)防護(hù)等措施，中國(guó)航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部作為總體單位，聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)和航天五院513所，還在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中為其量身打造了空間碎片撞擊監(jiān)測(cè)模塊。該模塊基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)ψ矒羰录M(jìn)行實(shí)時(shí)感知、判別并定位，龐寶君教授團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)的算法在模塊中得到應(yīng)用。
為了完成天和核心艙結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)研制任務(wù)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與航天五院總體設(shè)計(jì)部、513所通力協(xié)作、聯(lián)合攻關(guān)。學(xué)校研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)7年，進(jìn)行了百余次小尺寸試件及近兩百次大尺寸艙壁結(jié)構(gòu)件超高速撞擊試驗(yàn)，開(kāi)發(fā)并優(yōu)化感知識(shí)別算法，確定感知識(shí)別關(guān)鍵參數(shù)。團(tuán)隊(duì)成員多次往返航天院所和各試驗(yàn)基地，開(kāi)展各階段艙體結(jié)構(gòu)撞擊定位算法開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證試驗(yàn)，獲得數(shù)萬(wàn)組數(shù)據(jù)，完成了樣本庫(kù)建立及定位算法優(yōu)化，突破了大型復(fù)雜幾何體結(jié)構(gòu)撞擊的快速定位、多艙段組合體模糊區(qū)域撞擊的判別、復(fù)雜艙壁結(jié)構(gòu)中撞擊聲發(fā)射信號(hào)的參數(shù)識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)，最終成功實(shí)現(xiàn)空間碎片撞擊在軌感知技術(shù)的工程應(yīng)用。該技術(shù)還將應(yīng)用于空間站問(wèn)天、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙。
據(jù)悉，龐寶君教授帶領(lǐng)的空間碎片高速撞擊研究中心早在2004年就在國(guó)內(nèi)率先提出并開(kāi)展基于聲發(fā)射的空間碎片撞擊在軌感知技術(shù)研究。團(tuán)隊(duì)圍繞超高速撞擊判別、定位及結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別，建立了超高速撞擊等效力源模型，解決了超高速撞擊聲發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)制、傳播特性、異型結(jié)構(gòu)處的模態(tài)轉(zhuǎn)換和散射等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，突破了空間噪聲環(huán)境下超高速撞擊信號(hào)特征提取和識(shí)別、碎片云多點(diǎn)源撞擊精確定位、碎片云撞擊點(diǎn)蝕損傷可視化診斷等關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)了對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料撞擊具有一定普適性的雙自動(dòng)閾值到達(dá)時(shí)刻獲取、虛擬波陣面定位和快速區(qū)域定位、損傷模式人工智能識(shí)別等方法。通過(guò)技術(shù)集成，團(tuán)隊(duì)研制了空間碎片撞擊在軌感知系統(tǒng)原理樣機(jī)，為本次在天和核心艙上的工程應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
（本報(bào)記者 張士英）
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