近日，中國(guó)載人航天工程新聞發(fā)言人宣布，執(zhí)行我國(guó)首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)的神舟九號(hào)飛船、長(zhǎng)征二F遙九火箭組合體，從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場(chǎng)技術(shù)區(qū)垂直轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。發(fā)言人稱，這標(biāo)志著天宮一號(hào)與神舟九號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)已進(jìn)入最后準(zhǔn)備階段。

　　本次發(fā)射是我國(guó)首次載人空間交會(huì)對(duì)接，并且由航天員手動(dòng)操作完成。其意義在于包括突破載人飛船和空間飛行器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題；為未來(lái)建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用問題打下基礎(chǔ)。

圖為 神州9號(hào)擇機(jī)發(fā)射

　　天宮一號(hào)與神舟九號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)已進(jìn)入最后準(zhǔn)備階段，將于本月16日擇機(jī)發(fā)射。OFweek激光網(wǎng)帶您領(lǐng)略神州九號(hào)飛船可能用到的先進(jìn)激光技術(shù)：

　　1.對(duì)接過(guò)程中激光雷達(dá)至關(guān)重要

　　早在2011年9月天宮一號(hào)與神州8號(hào)對(duì)接的過(guò)程中，上海天文臺(tái)激光組研制的激光雷達(dá)近場(chǎng)/遠(yuǎn)場(chǎng)合作目標(biāo)為對(duì)接發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

　　激光雷達(dá)合作目標(biāo)分為遠(yuǎn)場(chǎng)合作目標(biāo)和近場(chǎng)合作目標(biāo)兩部分構(gòu)成，用于將照射激光原路反射回到激光雷達(dá)，并能標(biāo)示出目標(biāo)在對(duì)接面上的不同位置。兩組合作目標(biāo)分別用于遠(yuǎn)距離和近距離測(cè)量使用。遠(yuǎn)場(chǎng)合作目標(biāo)為多個(gè)按一定規(guī)則組合的小面積直角棱鏡的集合體，近場(chǎng)合作目標(biāo)是單個(gè)大角錐棱鏡。天宮1號(hào)目標(biāo)飛行器激光雷達(dá)合作目標(biāo)安裝在目標(biāo)飛行器上，用于反射激光雷達(dá)入射光信號(hào)。配合運(yùn)輸飛船激光雷達(dá)完成對(duì)兩飛行器之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)量。

　　激光雷達(dá)就相當(dāng)于航天飛船的眼睛，激光雷達(dá)精確的測(cè)量才能保證神舟9號(hào)在茫茫的宇宙中與天宮一號(hào)完成對(duì)接。

　2.飛船外殼及特種合金零部件的切割加工

　　在航天航空設(shè)備的制造中僅外殼的設(shè)計(jì)就需要多次反復(fù)試驗(yàn)，由于外殼采用特殊金屬材料制成，強(qiáng)度高、硬度高、耐高溫，普通的切割手段很難完成材料的加工，激光切割作為一種高效加工手段而得到廣泛應(yīng)用。

　　激光切割技術(shù)是一種擺脫傳統(tǒng)的機(jī)械切割、熱處理切割的全新切割法，能將能量聚焦到微小的空間，從而獲得極高的輻照功率密度（105～1015W/c m2），從而具有更高的切割精度、更低的表面粗糙度值、更靈活的切割方法和更高的生產(chǎn)效率等特點(diǎn)。

　　另外，在神州9號(hào)飛船中，內(nèi)部的零部件也同樣大量采用鋁合金、鈦合金、耐高溫合金等特種合金，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，成形要求精確，而大功率激光切割機(jī)加工技術(shù)的引進(jìn)，能提高加工的質(zhì)量，降低模具投資成本，縮短生產(chǎn)周期，特別適用于復(fù)雜零配件加工。

　　3.發(fā)射裝置及飛船內(nèi)部電子儀器的精密焊接

　　這是激光在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的最廣泛的技術(shù)，由于激光焊接相對(duì)于電子束、等離子束和傳統(tǒng)焊接方法有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如能量密度高、熱影響區(qū)和變形區(qū)小、可焊接不同材料的組合、具有高的柔性等，再加上密封性好、適合在真空等特殊環(huán)境下加工，因此激光焊接在航天航空器件中得到廣泛應(yīng)用，如傳感器、密封件、鉭電容等。

　　4.航天零部件的打標(biāo)

　　軍工產(chǎn)品、航空航天零部件要求進(jìn)行高質(zhì)量的跟蹤，零部件的打標(biāo)也通常使用激光打標(biāo)來(lái)完成，如航天用傳感器、航天用刀具等。激光打標(biāo)因其標(biāo)記的內(nèi)容不可擦除，耐酸堿腐蝕，不會(huì)被有機(jī)溶劑溶解，因此被廣泛應(yīng)用于航天及軍工產(chǎn)品的質(zhì)量追蹤等。

　　除此之外，飛船還可能使用激光進(jìn)行金屬板毛化、材料表面強(qiáng)化等。

5.太陽(yáng)電池片劃片

　　飛船脫離運(yùn)載火箭順利進(jìn)入太空后，展開后的太陽(yáng)帆板相當(dāng)于一個(gè)小型發(fā)電站，通過(guò)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，來(lái)為飛船上的電器設(shè)備提供能源。飛船上雖備有應(yīng)急電源，但支持的時(shí)間有限，所以主要還是依靠太陽(yáng)帆板提供電能。

　　這一次，神舟9號(hào)飛船電源帆板采用了新的太陽(yáng)電池片：三結(jié)砷化鎵新型電池，原來(lái)從神一到神六采用的是單晶硅太陽(yáng)電池，以前只能達(dá)到14.8％的光電轉(zhuǎn)換效率，而神9和“天宮一號(hào)”采用的都是轉(zhuǎn)換效率達(dá)到26.8％的高效三結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池。因此，發(fā)電能力提高了50%。

　　這種電池的襯底通常為鍺(Ge)，在進(jìn)行疊層的外延生長(zhǎng)之前，需要對(duì)襯底進(jìn)行劃片處理。襯底劃片的質(zhì)量直接影響電池的性能。

　　激光劃片技術(shù)，特別是短波長(zhǎng)激光如綠光/紫外激光，其加工熱影響區(qū)小，劃線質(zhì)量?jī)?yōu)越。無(wú)接觸式加工避免刀片加工產(chǎn)生的應(yīng)力，可以有效提高襯底的優(yōu)等品率，同時(shí)對(duì)電池性能也有很大的改善，因此在太陽(yáng)電池片制造過(guò)程中獲得廣泛應(yīng)用。

        總結(jié)：

　　交會(huì)對(duì)接對(duì)建立空間站、運(yùn)送航天員、補(bǔ)給物資，乃至太空救援至關(guān)重要，完全掌握這項(xiàng)技術(shù)有助登臨月球以及地外行星。此次交會(huì)對(duì)接任務(wù)完成后，神舟飛船將逐步形成狀態(tài)固化的天地往返載人飛船，組批投產(chǎn)。隨著中國(guó)的航空工業(yè)以令人驚嘆的速度大跨步的向前進(jìn)，激光在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用，也會(huì)越來(lái)越廣泛和深入。