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北京空间机电研究所60年技术成就与展望

2018-12-09陈虎李扬

航天返回与遥感 2018年4期
关键词:光学研究所研制

陈虎 李扬

(北京空间机电研究所,北京 100094)

0 引言

北京空间机电研究所成立于1958年8月,是我国最早从事空间技术研究的单位之一,研究所从探空火箭技术研究起步,先后从事过运载火箭总体技术、卫星总体技术以及载人飞船总体技术研究,目前主要从事航天器回收着陆、空间光学遥感、空间激光探测、航空光学遥感、复合材料结构成型、空间火工装置六大技术领域的研究。研究所从建所之初的中国科学院 1001设计院到上海机电设计院,从第七机械工业部第八设计院到北京空间机电研究所,尽管其隶属关系、名称、地点、研制任务和专业发展几经调整,但研究所建设航天强国、富国强军的初心没有变,争创一流的创新精神没有变。在中央领导的亲切关怀和上级单位的正确领导下,研究所紧跟时代步伐,开拓进取、顽强拼博,为中国航天取得举世瞩目的成就做出了自己的贡献。

1 发展火箭技术,为中国成为航天大国打下坚实基础

1958年8月,为了响应毛泽东主席“我们也要搞人造卫星”的号召,研究所的前身中国科学院1001设计院成立,主要承担人造卫星和运载火箭总体设计任务[1]。同年11月,设计院搬迁至上海,组建上海机电设计院,开始了我国探空火箭技术的研究。1965年8月迁至北京,开始了我国“长征一号”卫星运载火箭的设计和研制。

(1)探空火箭与气象火箭

研究所自行设计的液体探空火箭T-7M于1960年2月发射成功,这是我国液体火箭技术取得的第一个具有工程实践意义的成果,为气象火箭的研制奠定了基础[2]。从1959~1971年,研究所先后研制了三代气象火箭,分别是液体推进剂气象火箭、固体推进剂气象火箭和小型固体气象火箭,为我国在高层大气研究方面获得了丰富的资料。

(2)实验火箭和取样火箭

研究所于1963~1969年,先后研制了生物实验、电离层探测、综合性实验、星载仪器高空实验等火箭,其中,1968年8月发射的一枚串联式三级实验火箭飞行高度达312km,为我国空间科学技术的加速发展做出了贡献。

为满足我国核武器发展的需要,研究所于1967~1985年,先后研制了我国第一代和第二代取样火箭,并多次成功地进行了我国核爆炸试验的取样任务,为我国掌握核武器立下了显著功勋。

(3)“长征一号”运载火箭

1965年初,在我国人造卫星事业转入工程研制阶段后,研究所创造性地提出了我国第一种航天运载火箭——“长征一号”的总体方案,实现了地地导弹运载技术和火箭探空运载技术、液体火箭和固体火箭的完美结合。初样研制的成功,为“长征一号”运载火箭首次发射成功我国第一颗卫星“东方红一号”奠定了坚实的基础。

2 自强奋进,引领回收与着陆技术发展

航天器回收着陆技术是指利用气动减速装置或着陆缓冲装置,通过特定的控制手段,使需要返回或着陆的航天器(或有效载荷)减速与缓冲,直至按预定的程序和目的地安全着陆和收回的技术。研究所是我国唯一专业从事航天器回收与着陆技术研究的单位,现已形成集研发、设计、生产、试验、测试于一体的完整工程研制体系,承载并圆满完成了以返回式卫星、载人航天、探月工程等为代表的国家重大工程中的回收与着陆任务。

2.1 探空火箭回收,回收着陆技术从无到有

回收与着陆技术伴随着研究所探空火箭研制任务的推进而不断发展。探空火箭的回收可分为箭头回收、箭体回收或两者兼有,回收系统需确保箭头或箭体上的核取样装置、大气探测装置、生物试验对象等有效载荷安全着陆。通过探空火箭回收,研究所掌握了回收总体技术、平面圆伞技术、弹道设计、系统控制等技术,实现了我国回收着陆技术零的突破。据不完全统计,从 1958~1987年,研究所先后完成了 13种型号 23种状态探空火箭有效载荷的回收。回收着陆专业不断完善,研制程序逐步走上了正规,回收着陆技术研制队伍得到了实际锻炼,从而为该技术服务于战略武器、战术武器、卫星和飞船工程奠定了初步基础。

2.2 高速数据舱回收,回收系统创新集成化发展

在战略战术导弹武器研制中,为了获取导弹再入大气层过程中的各种情况,针对高超声速条件下黑障现象导致的数据无法遥测获取的问题,研究所研制了集成化的数据舱回收系统,包含高速再入的防热舱结构、降落伞系统、火工装置、控制装置等,这是当时我国最全面、最复杂的回收装置。通过数据舱的回收,研究所突破了高超声速下的防热设计、防热材料以及各类计算难题,掌握了导向面伞等新型降落伞设计技术。据不完全的统计,截至2018年,研究所完成了7种型号12种状态战略武器数据舱的回收,完成了9种型号10种状态战术武器局部或整体回收,完成了3种型号空投水雷减速稳定系统的研制,为我国的国防装备研制做出了重要贡献。

2.3 返回式卫星回收,技术实现新跨越

1968年,研究所开始了卫星回收着陆技术的研究。1976年12月,首次成功完成科学实验卫星回收舱的回收任务,掌握了空间再入返回技术,实现了回收与着陆技术的新跨越。在返回式卫星回收系统研制中,研究所先后突破了高精度的基于过载时间的回收控制技术、新型高阻力性能环帆伞技术(具备伞顶浮囊,实现水上标位)和无线电回收标位技术,成功研制了起消旋小火箭、无污染弹射筒等一系列空间火工装置,解决了大攻角、大动压再入难题。截至2018年,研究所共承担了25颗返回式卫星回收系统的研制,确保了各类空间实验载荷安全返回,推动了国家空间科学及应用技术的发展。返回式卫星的成功回收,使我国成为世界上第三个掌握航天器回收着陆技术的国家,部分技术水平已达到或接近国际先进水平。

2.4 载人飞船回收,高可靠回收着陆技术跻身世界前列

从20世纪60年代后期“曙光一号”飞船的酝酿,到80年代“天地往返运输系统”的论证,再到1992年“神舟”飞船回收着陆系统开始研制,研究所打造了国内回收质量最大、着陆速度最低、可靠性安全性最高、系统最复杂的航天器回收着陆系统,使我国航天器回收着陆技术跻身世界前列[3]。

飞船回收着陆系统是目前我国研制的最为复杂的回收着陆系统,研究所在技术方面取得了重大突破:成功研制了1 200m²特大面积降落伞,解决了飞船主伞减速问题;首次采用计算机控制技术,提高了回收着陆程序控制的可靠性;结合飞船气动外形,研制了静压高度控制器,准确实现了大气参数控制;首次采用非电传爆装置来实现火工装置点火,提高点火同步性;首次采用智能式程序控制方案,可适应多轨道多模式的回收;首次运用缓冲火箭对着陆载体进一步减速,瞬时着陆速度小于3.5m/s,达到规定技术指标;实现具有自行检测故障并自动进行主、备切换的功能,大大提高了回收着陆系统的可靠性。

自1999年开始到现在,研究所已完成“神舟”飞船11次回收着陆任务,将11名航天员安全带回地球,圆了中华民族载人航天的梦想。与此同时,研究所在技术水平、研制能力、试验手段、科技管理水平等方面都迈上了一个新台阶。

2.5 超声速进入减速及地外天体着陆技术取得创新突破

2013年,研究所研制的伽玛关机敏感器助力“嫦娥三号”圆满完成落月任务,实现了中华民族千年的探月梦想。2014年,研究所突破了第二宇宙速度再入返回技术,成功实现了探月工程三期飞行试验器的安全回收。在飞行试验器回收分系统研制中,研究所首创了非平衡开伞载荷设计理念、自适应平衡弹盖拉伞方法,在降落伞尺寸效应机理研究、回收控制集成设计等方面填补了国内空白,降落伞轻量化水平达到国际领先水平。

此外,研究所还承担了我国探月工程二期、探月工程三期月球着陆及起飞综合试验场的建设任务,圆满完成了“嫦娥三号”着陆器、“嫦娥五号”着陆组合体、“嫦娥五号”上升器等关键技术地面验证试验。

目前,研究所正在开展火星进入降落伞减速系统的研究,已经掌握了超声速、低密度、低动压火星降落伞关键技术,并实现了高空开伞试验的成功验证。

2.6 跻身世界先进水平,引领我国回收着陆技术发展

随着我国航天事业的飞速发展,未来的自由进出空天、深空探测、战略战术武器威慑与打击等重大战略任务都对回收和着陆技术提出了更高的要求,针对需求,研究所开展了回收着陆核心、关键技术的攻关,突破并掌握了大载质量群伞及着陆缓冲等技术,开展了高超声速充气式再入减速、大型可控翼伞定点归航、可重复空天飞行器水平着陆、空间柔性展开结构等核心技术研究,不断引领我国回收着陆技术的发展。

2016年,研究所研制的充气式重力梯度杆在我国首次实现了充气展开结构的在轨试验验证,填补了国内空白,达到国际先进水平。2018年,研究所完成了充气式再入与减速技术(Inflatable Re-entry and Descent Technology,IRDT)飞行演示验证试验,验证了IRDT技术的工作原理、工作程序和多项关键技术,为后续该项技术的发展和工程应用奠定了坚实的基础[4]。

3 自主创新,空间光学遥感技术迈入国际先进行列

航天光学遥感技术是卫星光学有效载荷研究、设计、制造、试验、管理和运行的工程技术,涉及光学、热学、结构、材料、视频电子学、控制、图像处理等专业技术领域。研究所从 1967年开始从事航天光学遥感技术的研究,先后自主研制并成功发射了170台光学遥感器,所获取的信息资料广泛应用于国土普查、资源开发、环境监测、气象观测和国土测绘等各个领域。

3.1 开启空间光学遥感先河,填补国内空白

1967年,我国成立了首支航天光学遥感器研制队伍—6711工程组(1986年并入研究所),开始了我国第一台胶片相机的研制工作,开启了我国对地观测的新时代。

研究团队创新性地提出了地相机和星相机联合拍摄的方案,地相机和星相机同时分别对地和星进行摄影,提高了卫星的定位精度;先后突破了棱镜扫描速度和胶片速度的同步技术、高速运动胶片输片技术、卫星向前运动像移补偿技术;解决了相机防污染、防冷焊和防辐照等问题[5]。1975年,首台航天胶片型卫星相机发射成功,使我国成为当时继美、苏之后第三个掌握航天相机技术的国家,为我国航天相机事业的蓬勃发展奠定了技术基础。

研究所先后研制成功我国两代胶片型对地观测相机,共装备 13颗卫星,圆满完成了侦察和国土普查任务;完成了5颗卫星两代胶片型测绘相机的研制,自主绘制了1︰25万地形图和1︰10万影像图,为军事和国民经济建设做出了重要贡献[6]。

3.2 与时俱进,信息获取的时效性实现跨越

需求的牵引和技术的发展推动研究所不断创新。20世纪80年代,为了提高遥感信息获取的时效性,追踪国际先进技术,研究所于1986年开始了“资源一号”卫星CCD相机的研制,空间分辨率19.8m;通过深入而持续的技术攻关,实现了中国航天光学遥感技术上的多项第一次:第一次成功实现 0.45~0.89μm宽光谱五个谱段成像系统的光学设计,既保证各个谱段的成像品质,又保证了五个谱段焦距高度一致,公差优于0.05mm;第一次实现了高精度CCD器件光学拼接,满足120km幅宽要求,研制出专用拼接仪、测试控制软件和操作工艺规程;第一次实现长线列CCD器件的三个谱段之间的光学配准,精度为0.3像元;第一次成功实现模拟热和真空环境条件下相机 MTF测试、辐射定标试验和真空定焦试验,保证了相机的在轨成像品质[7-8]。

“资源一号”卫星 CCD相机的成功在轨运行标志着我国空间光学遥感器从胶片型向传输型的跨越,开启了传输型相机的新时代[9]。

3.3 观测谱段从可见光向红外拓展,实现全天时观测

可见光相机由于受光照条件的限制,信息获取的时效性无法满足要求,红外相机通过接收目标自身发射出的电磁辐射来发现和识别目标,可以一天24小时工作。1986年,为了提高空间对地观测的时效性,研究所开始了红外相机的研制。1988年,红外相机成为“资源一号”卫星的主载荷。

为了紧追技术发展的趋势,保证相机的国际竞争力,研究所提出了先进双向摆动扫描的红外相机总体方案,相机的光谱范围覆盖可见光近红外、短波红外和热红外谱段,视场角8.8°,幅宽120km,可见光和短波红外分辨率78m、热红外分辨率156m,噪声等效温差(NETD)优于1K。研究所先后攻克了扫描非线性度为 0.5%的高精度双向摆动扫描系统、低温(105K)辐射制冷系统、星上定标等一系列关键技术,完成了相机的研制。中巴联合研制的“资源一号”卫星的发射成功,填补了我国陆地资源星载红外遥感器的空白,结束了我国单纯依赖国外红外遥感数据的历史。

多年来,研究所将人眼不可见却蕴含了大量宝贵信息的光谱区推向工程应用。2018年5月,研制的我国空间分辨率最高(甚长波红外谱段分辨率40m)、光谱覆盖最广(0.4μm~12.7μm,12个谱段)的大幅宽(60km)相机“高分五号”卫星“全谱段光谱成像仪”发射成功[10],推动了我国资源、地质、环境、海岸带遥感应用的跨越式发展。

3.4 突破TDICCD成像技术,开辟高分辨率成像新途径

为了满足用户对高分辨率相机的需求,20世纪90年代,研究所率先开展了高分辨率传输型相机轻小型化技术研发。国内首先提出采用小相对孔径(大F数)全反射式光学系统配TDICCD的相机方案。

研究所突破了非球面三反同轴光学系统的关键技术,采用实时监测与全数字化仿真相结合的光学精密装调技术,保证了长焦距光学镜头的精度和稳定性;解决了复合材料不稳定性和各向异性等技术难题,首次采用基于复合材料的轻型光机结构,减轻了相机的质量,提高了稳定性和空间环境适应能力;突破了TDICCD电荷垂直转移速度与像移速度自适应同步技术,使相机具有适应卫星大范围机动成像的能力,采用低电压差分传输技术和多路并行相关双采样技术,提高了相机信噪比和图像清晰度。

2007年,装载我国首台长焦距、轻型空间TDICCD相机的卫星发射成功,地面像元分辨率优于2m(轨道高度 645km),相机质量小于 74kg,实现了我国光学对地观测相机技术的重大跨越,开辟了高分辨率成像新途径。

3.5 天地一体化设计,实现系统性能最优

“高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、高辐射分辨率以及高定位精度”是空间光学遥感器不懈追求的目标,为了实现系统性能的最优,研究所开展了“敏捷相机”的研究工作。“敏捷相机”是通过相机与卫星一体化设计,使整星结构紧凑、质量轻、惯量小、刚度高;通过整星的机动,实现快速、大范围姿态调整,多模式成像,突破高分辨率与宽覆盖相互制约的瓶颈,快速有效地获取高品质信息[11-12]。

研究所开展了天地一体化成像品质全链路优化研究,采用λF/p=1的设计理念,适当降低对MTF的设计要求,采用大F数光学系统,在同等焦距和分辨率情况下,光学系统的口径变小,减小了光机系统的研制难度;在地面采用MTFC算法进行提升,既保证图像的MTF满足要求,又减小图像混叠,保证图像品质。卫星平台和载荷一体化设计,以相机为核心进行整颗卫星的布局,相机与卫星之间进行刚度解耦设计,增强隔振性能,保证系统的稳定性。相机的主镜采用碳化硅材料,镜筒采用高稳定性陶瓷基复合材料,减轻系统的质量,保证稳定性。采用间接辐射热控技术,实现镜头的精细控温,使相机适应敏捷成像复杂的热环境,保障镜头在轨的高几何稳定性。

采用该技术的“高景一号”卫星相机于2016年12月发射成功,相机焦距10m,分辨率优于全色0.5m/多光谱2m,无地面控制点几何定位精度5~8m。高程相对精度达到1m,质量200kg,是目前分辨率最高、质量最轻的商业遥感相机。“高景一号”卫星的商业化运行,不仅打破我国 0.5m级商业遥感数据被国外垄断的现状,也标志着国产商业遥感数据进入0.5m时代,正式迈入国际一流行列。

3.6 光谱分辨率显著提高,定量化探测水平逐步提升

近年来,在遥感定量化需求及技术发展的双重驱动下,光学遥感器的探测谱段不断细分,光谱分辨率不断提高。针对温室气体(CO2、CH4等)探测要求的宽探测谱段、高光谱分辨率、高光谱精度的要求,研究所于2011年开始了傅里叶干涉光谱仪关键技术攻关。

研究所先后攻克了大口径高效率傅里叶变换干涉仪技术、高精度高稳定性对日跟踪技术、高精度长寿命二维指向技术、高精度地面和星上辐射及光谱定标技术等。完成了“风云三号”04星“高光谱温室气体监测仪”以及“高分五号”卫星“大气红外甚高光谱分辨率探测仪”的研制,实现了宽波段范围(2.4~13.3μm)、高信噪比(大于100@5 800K)、高光谱分辨率(0.03 cm–1)的精细化光谱探测,达到世界先进水平。

为了进一步提升高光谱温室气体监测仪的空间分辨率、覆盖宽度和信噪比,研究所开展了先进光栅分光光谱仪技术攻关,突破了125mm大尺寸浸没式光栅技术,达到国际领先水平。

3.7 工程技术能力

经过 50年的发展,研究所在系统设计、光学加工和检测、系统总装和集成、空间环境模拟和试验等工程技术能力方面得到了极大的提升。形成了面向侦察、测绘、空间目标等多应用领域的载荷指标体系和方案论证能力,建立了光、机、热各专业融合的数字化设计仿真平台,具备系统全链路成像建模仿真与预估能力,预估精度达到80%。

建立了第三代智能化超精密光学加工中心,掌握从结构轻量化到光学镀膜完整的光学加工工艺链,可以实现直径2m以内非球面光学元件的高精度加工,加工材料范围覆盖微晶、ULE、碳化硅等;加工精度优于λ/70(RMS),达到国内领先、国际先进水平。

建成了国内领先的空间光学仪器制造中心,可实现中等口径遥感器的批量化生产,同时具备新型高精度大口径光学、低温光学、激光探测与光谱探测类光学产品的集成能力。具备从可见光到红外的多镜头及单镜头多光路谱段配准测试能力,配准精度优于0.3个像元;自主研发了国内最先进的焦面拼接仪,可实现长线阵、大面阵、线面混合式器件拼接,最长拼接长度可达600mm,像元拼接精度可达2μm;自主研发了内方位元素自动化测试设备,主距、畸变标定的精度可达 3.6×10–6和 2.3×10–5;形成了完整的遥感器系统辐射定标和光谱定标技术体系,微光辐射定标动态范围达1×108,达到国际先进水平。

具有大型真空环境试验测试能力,掌握了光学遥感器动力学、静力学试验技术。拥有直径2.5m、4m、6.7m等多套在轨环境模拟试验系统以及多规格的温湿箱等工艺设备,可承担航天器光学有效载荷在轨环境条件下的成像试验,以及航天产品热真空、热平衡、热循环等试验。拥有5t、10t、16t推力振动试验系统、5 000gn冲击试验系统以及5m悬臂离心试验机等设备,可承担航天器产品动力学试验任务。研究所是中国空间技术研究院结构静力试验唯一定点单位,形成了国内领先的适应星、船技术特点的结构静力试验的系统分析与设计能力。

4 其它专业技术

4.1 空间激光探测技术

研究所从“十二五”开始空间激光探测技术的研发,目前,已经成为国家空间激光载荷的主要研制力量,为国家的地形测绘、森林调查等方面提供服务。

2012年底,研究所紧抓激光遥感的发展契机,自主研发“资源三号”02星激光测高仪,突破了高灵敏度模拟探测、阈值鉴别和高精度测时等技术,并于2016年6月在轨开机,高程精度可以满足1:5万测图精度要求,部分地区满足1︰2.5万测图精度要求。该产品填补了国内对地激光测绘空白,开创了我国航天激光测绘的新时代[13]。为满足第二代星载激光测绘的需求,研究所突破了全波形激光测距、高精度收发光轴平行度装调、高精度激光指向确定、综合性能测试等关键技术,完成了多波束激光测高仪原型产品的研制和综合性能测试。此外,研究所还承担了陆地生态系统碳监测卫星上的多波束激光雷达项目,正在开展初样鉴定产品研制。作为第三代星载激光测绘技术的代表,研究所承担了激光三维成像雷达预研项目,攻克了复杂背景条件下的光子探测和信号提取技术,研制了多波束kHz重频的光子计数体制激光雷达原理样机,对建立全球高精度控制点网、填补两极地区的地理信息空白具有重要意义。

在深空探测领域,所研制的激光点阵器已经助力“玉兔号”月球车成功实现月面避障巡视;在空间目标监视领域,承担了国家首台高轨光电跟瞄子系统,突破了多光轴复合标校、大天域暗弱目标搜索捕获、空间点目标大动态范围激光测距等技术,目前已经完成了整机环境实验和整星联试。在大气探测领域,研究所正积极开展星载测风激光雷达、大气掩星激光探测等基础研究和关键技术攻关,为后续激光探测领域的发展奠定基础。

4.2 航空光学遥感技术

20世纪80年代,研究所在国内首次把航天相机改造成高分辨率航空相机,获得了大量珍贵情报信息。2008年,研究所承研了航空多通道扫描仪,填补了海洋水温、水色遥感反演载荷空白。

近年来,研究所在先进航空光学遥感技术方面取得一系列突破。提出基于光学稳像的复合惯性稳定控制体制,研制成功我国稳定精度和指向精度最高的稳定平台,光轴稳定精度达到 5μrad;提出像素级数字化甚高灵敏度新体制探测技术,NETD由传统的20mK提高到5mK,解决了远距离、红外弱小目标探测领域技术难题;国内首次把自由曲面光学系统设计技术用于航空载荷,解决了反射式光学系统小F数、大视场技术问题,大幅提高系统能量集中度、灵敏度;承研了我国幅宽最大、像元数最多、测绘精度最高的大视场面阵数字摄影测量相机,技术指标国际领先。

研究所不断开拓创新,探索成果转化和技术产业化道路,成功孵化适用于小型无人机平台、可灵活配置的多光谱相机、日盲紫外搜救/电力巡线设备,并成功应用于农林业遥感、水资源监测等领域,性能优于国外同类产品。

4.3 复合材料技术

1960年,研究所成立新工艺组,开始了航天复合材料研制的征程。1963年,成功研制并经应用验证的T-7A探空火箭尾翼是中国最先用于航天产品的复合材料结构件。研制的直径2.1m通信卫星太阳电池圆筒壳、“长征三号”液氢—液氧箱蜂窝共底等为代表的多件蜂窝夹层结构产品均代表了当时国内航天复合材料的最高水平[14]。20世纪70年代以来,研究所将先进复合材料技术应用于卫星轻型结构研制中,碳纤维复合材料卫星舱板、承力筒、太阳翼基板、抛物面天线、相机镜筒和支架等产品在卫星中的成功应用创造了多个第一,对于卫星和遥感器结构的轻量化发挥了重要作用。

进入21世纪后,研究所适应航天技术的发展需求,先后开展了新型材料体系应用、大型结构板装配、高稳定性大尺寸遥感器结构件研制等技术研究。研制的国内最大、埋件最多的卫星舱板,多次成功应用于“东方红四号”、“东方红五号”卫星平台;首次采用国产碳纤维、铝蜂窝等材料研制出国产化率最高的太阳翼基板和连接架,并成功应用于“神舟”飞船;首次将高性能氰酸脂材料应用于遥感器结构件,大大提高了遥感器的尺寸稳定性;成功将双马树脂和耐高温胶黏剂应用于发动机支架,将树脂基复合材料的耐温等级从100℃提高至200℃[15]。

目前,研究所已具备从结构设计、仿真分析、工艺设计、工装模具设计到生产加工、性能检测和评定全流程的树脂基复合材料研制能力,研制生产了数以万计的各种类型航天复合材料结构件,为航天事业的发展做出了重要贡献。

4.4 航天火工技术

火工技术是利用火炸药、推进剂的燃烧或爆炸反应产生能量,通过结构机构将化学能转变成机械能,完成预定功能的技术。20世纪60年代末,伴随T-7M探空火箭任务的开展,研究所在一无资料、二无设备的情况下,完成了头体分离用爆炸螺栓和降落伞开伞用弹射螺钉的研制,开创了航天火工技术应用的先河,为后续探空火箭、战略战术武器回收技术的研制和应用奠定了坚实基础。

70年代末,研究所开始卫星回收与着陆系统的研制工作,火工技术也随之发展壮大。除实现弹伞、脱伞等返回系统主要动作外,还研制了小火箭、推力筒、解锁螺栓等火工装置,完成起旋、消旋、两舱分离、暗道解锁等返回工作程序,有效解决了返回程序的执行问题,成功完成育种星、科学实践卫星等多个型号飞行任务。

90年代,载人飞船的研制为火工技术进一步发展带来契机。研究所为运载器逃逸子系统、结构机构、回收着陆分系统研制了各类火工装置。伞舱盖弹射分离首次采用非电传爆实现多个火工装置的点火,提高了点火同步性和可靠性;通过堵、疏结合的方式,解决了火工装置燃气密封问题,有效保障了航天员的生命安全,巩固了研究所在国内火工技术的领先地位[16-17]。

进入新世纪,在航天技术蓬勃发展的背景下,火工技术也迎来新的发展机遇。研究所以技术为先导,以市场为目标,加快产品升级换代,开展钝感电点火器、低冲击火工装置、多功能火工机构等系列新品的研制,向产业化发展的方向快步迈进。

5 发展展望

党的十九大做出了“建设航天强国”的战略部署,航天科技集团公司也提出了“三步走”的航天强国发展路线图,中国航天事业迎来了新的发展机遇。航天光学遥感和航天器返回与着陆任务空前繁重,研究所在新的历史时期面临着新的巨大挑战。重任在肩,使命在肩,研究所将以党的“十九大”精神为指导,以航天强国发展战略为行动纲领,谋划新发展,续写新辉煌。研究所将继续保持航天器回收与着陆技术国内领先地位并达到国际先进水平;积极开拓深空探测等新领域,开发火星探测等各种新型着陆技术;瞄准商业航天需求,发展运载火箭回收等低成本可重复使用回收技术。保持空间光学遥感领军地位,完善空间基础设施光学载荷建设,遥感器性能达到世界先进水平;瞄准天地一体化信息网络工程、深空探测、空间飞行器在轨服务与维护系统等重大任务,积极开展大型光学仪器在轨组装等前沿技术研究,实现空间光学遥感器技术的新跨越;围绕“一带一路”和空间信息走廊建设等需求,加速推进商业航天光学遥感的发展,实现光学遥感产业化发展。

成绩属于过去,未来任重道远。研究所将不忘初心,牢记使命,牢牢抓住航天强国发展战略期,担负起中国航天发展的历史使命,不断推进军民融合、创新型研究所建设,为实现我国航天强国发展目标和中华民族的伟大复兴做出更大贡献!

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