为巨龙天宫一号“点睛”

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2011年11月3日凌晨，我国巨龙天宫一号实现与神舟八号飞船的对接任务；2012年6月18日14时14分与神舟九号对接成功；2013年6月13日13时18分，又与神舟十号成功对接。可以说，天宫一号与神舟飞船的对接，标志着中国已经拥有建立空间站和利用空间资源的关键技术。中国古有“嫦娥奔月”的神话传说，也有“可上九天揽月”的畅想，如今总算在我们的时代获得了实质性的突破和成功。

天宫一号的发射和对接，承载着几代人的梦想，凝聚着无数科学家的汗水。这里我们要介绍的是在天宫一号与神舟八号、神舟九号、神舟十号运输飞船的交会对接过程中，参与完成了“CCD光学成像敏感器”的研制工作的功臣李金宗教授。正是他为天宫一号这条巨龙，奉上了“点睛”之笔，使它在太空腾飞和遨游中完成对接。

勇于挑战 给天宫一号一双“慧眼”

李金宗，教授、博士生导师，享受政府特殊津贴，已完成国家计划项目、“863项目”、创新基金项目和院所合作项目等30余项，并曾荣获航天部预先研究先进工作者、国家高技术863-409主题研究先进工作者荣誉称号。

而最让李金宗引以为豪的，是他作为项目负责人完成交会对接CCD光学成像敏感器目标标志器及相机滤光片的研制，成功地用于“天宫一号”与“神舟八号”等运输飞船的近距离观测引导设备，完成在轨交会对接任务。

这是一个极具挑战的项目。天宫一号在太空中以第一宇宙速度（7.9公里/秒）绕地飞行，自身重量达8.5吨，还需要在强阳光、强辐射和复杂外热流等恶劣的太空环境中达到稳定性高、可靠性强的工作状态实现对接，这是非常困难的。要解决这个问题，必须为他们安置一双精确制导的“慧眼”。李金宗教授带领的团队就是要研制交会对接精确制导环路中的引导设备——“天宫”的十二台目标标志器和适配的“神舟”相机滤光片。

在交会对接的近距离段，目标标志器和相机滤光片两者协调工作，即使在强阳光、强辐照和复杂外热流等恶劣环境中，也能消除干扰，排障点睛，实现引导功能。这是事关交会对接成功与否的一项关键技术。交会对接过程的遥测数据和实际效果表明，李金宗教授团队设计和研制的系统在交会对接的整个过程中都处于设计范围的最佳状态，出色地完成了引导功能。李金宗教授带领的团队也因此荣获“中国载人航天工程突出贡献集体”荣誉称号，是全国高等院校中唯一获得该项荣誉的单位。

科学精神 给团队点亮一盏明灯

实际上，为了那一刻的对接，李金宗教授带领哈工大图象信息技术与工程研究所的科研人员，进行了长达5年的攻关。五年中，李金宗体会到，要完成这样一项艰巨的任务，知识和能力固然重要，但是科学精神同样不可或缺。而李金宗用他的精神，感染着每一个人，成为团队前进的一盏明灯。

首先是创新精神。李金宗知道在这样一个前沿、高端的科研项目中，没有太多的经验可循，唯有创新才有出路。他常说：“科学研究既要有前沿性，更要有前瞻性”，鼓励团队突破创新。事实上，得益于前期预研的创新成果，当面临交会对接观测设备的竞标任务时，这个团队已经完成4项成像精确制导和2项近距离交会对接的部级鉴定项目，并且出版了《空间交会对接技术》、《模式识别导论》等专著，从众多竞标者中脱颖而出。同样因为创新，他们将项目做到了国际领先水平。

其次是拼搏精神。李金宗介绍说，因为太空环境中光线强度、温差等条件变化巨大，为了测试系统在不同条件下的抗干扰能力，团队成员顶着酷暑，在地面温度近50℃的外场进行试验，从安装调试到获取数据，一干就是几个小时。很多队员的皮肤被日光灼伤，胶鞋与地面黏在一起。低温环境稳定性测试过程中，他们在滴水成冰的哈尔滨寒冬深夜对设备持续进行5小时以上的试验，团队成员与钢铁制造的设备一起经受严寒的考验。就是在这样的条件下，有人被冻感冒，有人耳朵被冻伤，但是没有一个人退缩。

此外，李金宗和他的团队还表现出无私奉献的敬业精神，以及勇于尝试和敢于担当的责任意识。一方面，放下包袱敢于拼搏，另一方面，面对错误勇于担当和改过。精神照亮科研，汗水换来收获。李金宗教授带领的团队设计和主持研制的CCD光学成像敏感器关键设备经受住实践的检验，获得了成功，同时获得了5项国家专利。

技术创新 助力中国航天新时代

空间交会对接技术起始于上个世纪60年代，美国、俄罗斯、日本、欧空局和中国已经实现了空间飞行器的交会对接，而实现载人和人控交会对接的只有美国、俄罗斯和中国。目前，国际上的同类技术均采用逆向反射器构成的被动的合作目标，而未采用主动光源的合作目标。李金宗领导研发的CCD光学成像敏感器的合作目标设计了具有主动光源的目标标志器，标志着中国在空间交会对接技术上，打破了美、日、欧三足鼎立的格局，有了属于中国的自主创新技术，为中国建立空间站铺平了道路。

2012年12月24日，经专家评审鉴定，充分肯定了该项目在应用于“天宫一号”与神舟飞船交会对接上所取得的成绩，同时总结了其技术创新点：首先，在标志器方案的选择上，突破了目前国际上同类方案均采用被动反射器方案的现状，而设计和研制了主动标志的新方案，建立了相机滤光片与主动标志器适配模式，解决了交会对接过程中强干扰（包括阳光和激光雷达）等技术难题。其次，首次将塑封发光二极管成功地用于空间飞行器在轨舱外操作的航天设备，作为“天宫”目标标志器的发光器件，在轨寿命长达16年以上，而远场波束的能量集中度由原来的50%左右提高到89%以上；首次将光纤面板成功地用于空间飞行器在轨舱外操作的航天设备，构成匀光器，完成点/面光源的转换，并且使其具有抗辐照性能，且具有高均匀性和高对称性的特征，消除了成像“花瓣”和“鬼影”，提高了识别与测量的精度。最后，解决了高截止深度窄带滤光片的可靠性和稳定性，通过斜入射补偿设计解决了角度效应问题，同时实现了一组涵盖通带透过率（大于95%）、止带截止深度（小于0.06%）、窄通带且接近矩形等高性能光学滤波参数，在阳光斜入射时，能大大缩小阳光在像平面内的干涉区域，大大减小能分辨标志器像斑的阳光最小入射角，并且使其能与目标标志器在强阳光、强辐照和复杂外热流环境中保持最佳匹配。专家们一致认为，该项目科学技术先进，研制难度大，发明创新性强，具有多项知识产权，填补了国内空白，在目标标志器和滤光片技术领域，属国际领先水平。

天宫一号与神舟飞船的交会对接，意味着中国航天迈上一个新的高度，进入一个崭新的时代。李金宗和他的团队，为了这一个时代的降临付出精力和汗水，永远值得我们铭记。他们的科学精神和创新能力，为我国航空人乃至整个科学界树立了光辉的榜样。