哈工大技術助力“天和”避險

　　2021年6月17日9時22分，天和搭載神舟十二號載人飛船的哈工長征二號F遙十二運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射；18時48分，航天員聶海勝、大技劉伯明、術助湯洪波先后進入天和核心艙，力避標志著天和核心艙正式開始載人飛行。天和

　　空間站天和核心艙是哈工我國目前研制的最大航天器，計劃在軌運行時間長達15年，大技遭受空間碎片撞擊(速度高達每秒數千米)的術助概率相對較高，運行安全受到威脅。力避哈爾濱工業大學航天學院龐寶君教授團隊開發的天和空間碎片撞擊在軌感知技術可在艙體遭到空間碎片撞擊時，為航天員和地面控制人員及時采取應對措施提供依據，哈工保護航天員安全。大技

　　天和核心艙除了采取主動規避與被動防護等措施，術助中國航天科技集團五院總體設計部作為總體單位，力避聯合哈爾濱工業大學和航天五院513所，還在結構健康監測子系統中為其量身打造了空間碎片撞擊監測模塊。該模塊基于數據驅動的傳感器網絡，能夠對撞擊事件進行實時感知、判別并定位，龐寶君教授團隊負責開發的算法在模塊中得到應用。

　　為了完成天和核心艙結構健康監測子系統研制任務，哈爾濱工業大學與航天五院總體設計部、513所通力協作、聯合攻關。學校研究團隊歷時7年，進行了百余次小尺寸試件及近兩百次大尺寸艙壁結構件超高速撞擊試驗，開發并優化感知識別算法，確定感知識別關鍵參數。團隊成員多次往返航天院所和各試驗基地，開展各階段艙體結構撞擊定位算法開發及驗證試驗，獲得數萬組數據，完成了樣本庫建立及定位算法優化，突破了大型復雜幾何體結構撞擊的快速定位、多艙段組合體模糊區域撞擊的判別、復雜艙壁結構中撞擊聲發射信號的參數識別等關鍵技術，最終成功實現空間碎片撞擊在軌感知技術的工程應用。該技術還將應用于空間站問天、夢天實驗艙。

　　據悉，龐寶君教授帶領的空間碎片高速撞擊研究中心早在2004年就在國內率先提出并開展基于聲發射的空間碎片撞擊在軌感知技術研究。團隊圍繞超高速撞擊判別、定位及結構損傷識別，建立了超高速撞擊等效力源模型，解決了超高速撞擊聲發射信號的產生機制、傳播特性、異型結構處的模態轉換和散射等基礎科學問題，突破了空間噪聲環境下超高速撞擊信號特征提取和識別、碎片云多點源撞擊精確定位、碎片云撞擊點蝕損傷可視化診斷等關鍵技術，開發了對復雜結構、復合材料撞擊具有一定普適性的雙自動閾值到達時刻獲取、虛擬波陣面定位和快速區域定位、損傷模式人工智能識別等方法。通過技術集成，團隊研制了空間碎片撞擊在軌感知系統原理樣機，為本次在天和核心艙上的工程應用奠定了技術基礎。

　　(本報記者 張士英)