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中国实践12号与日本隼鸟着路小行星25143中交汇技术的对比ZT

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发表于 27.9.2010 15:54:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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之前因为海外航天学者热议中国实践12卫星的非合作自动会合技术,引发一系列讨论,其中有论点,实践12号的非合作自动会合技术有什么NB,日本隼鸟无人探测器登陆小行星25143号(Itokawa)才是真正的NB。

从技术角度而言。实践12和隼鸟无人探测器是两个完全不同的空间产品,需求和功能要求本不一样,根本不应拿来对比,对日本人在深空探测上取得的成就,本土鸡表达由衷的钦佩和祝贺,是日本的荣耀,也是亚洲的荣耀,更是人类的荣耀。

但是从土鸡眼里,亦是异常平静,嘿嘿,说句实话,土鸡从不认为隼鸟的技术有什么特别厉害,土鸡曾认真阅读了隼鸟这七年的历程,承认日本深空技术、隼鸟的成就,是应当的。但是土鸡认为不过尔尔。比起美欧深空探测而言,根本不算什么。和TG相比,是有领先,但日本这领域能领先中国的前提是,1在对外合作采购设备上比TG有优势,2 TG这几年都在搞载人航天,没精力同时折腾太多的航天项目,折腾大项目,首先要有钱、要有足够的人才,明白的人都知道TG航天系统折腾的大项目有多少,每一个是什么量级的(随便扯个北斗2、打卫星反导、天基作战系统、多种国防卫星体系、载人航天)。相比之下日本隼鸟做的事其实一点不算什么。上述随便一个项目的资金和人力投入,甚至科技含量,就是隼鸟的N倍。

隼鸟的技术层次和美欧的火星探测器,甚至火星登陆车比,技术差距差得太大了。且不说光一个保障火星登陆车安全落地并自由展开的技术难度,就远远强于隼鸟号。隼鸟号的所谓小行星着陆看着就幼稚,因为选择的小行星很小,体积540x270x210米,重力只有0.0001m/s^2,所以从小行星的逃逸速度仅需要2m/s。大家可以想想,隼鸟号称所谓的登陆小行星,和美国阿波罗登陆月球或无人月球探测车或者登陆火星是一回事吗?

实际上大家看看隼鸟号的照片,有登录的支架和腿吗,有逃逸用的上升火箭吗?没有也不需要,其实隼鸟就是一装了采集设备的仪器的卫星而已,其用来逃逸的火箭发动机,就是卫星姿态控制用的姿态发动机,也根本不用登陆用的各种保障措施,仅仅是有一个额外的粉尘收集器(伸出卫星1M长度),所谓着陆是:缓慢下降高度,激光测距仪控制一定高度关闭姿控发动机,卫星依靠小行星引力缓慢下降,直至达到预定高度(想想重力才多少),然后弹出一个1CM直径的钢球撞击小行星(其实印度等国探测月球都用到这些技术),下面的粉尘收集器自动收集1秒钟的小行星溅射出来的岩石粉尘,然后立即启动发动机逃离(实际是怕真着陆到小行星回不来了,所以距离小行星表面至少有几米的距离)。大家说说,这比美帝探测车,用机器手采集和现场分析火星岩石,技术差距大了多少?美国连香港牙科医生发明的精密器械都有。日本隼鸟呢。说句不客气的话,隼鸟只是在别人之前干了一个叫“登陆小行星,采集岩石标本,返回地球”的一件事,这件事看起来他第一个做,而且做成了,对人类很有意义。但是如果仔细一分析技术,是啥了不起的科技?其实就是一装了特定载荷的卫星。取到的成果,不过是疑似的行星粉尘颗粒(说疑似是因为现在学者还未有完全定论)。

至于隼鸟号所谓花费几个月时间绕行星飞行和科研。其实不是啥大不了的事情,返回途中的各种惊险场面也不奇怪。实际上现在基本所有卫星都是可以在线编程的(或者叫可重构计算机),都有一定自我检测和判断故障的能力,只要有这些基本能力所在,隼鸟号能做什么我都不奇怪。地面仿真做得好,能持续修改星上程序,大部分故障都能救回来。航向想怎么修正就怎么修正。

那么返回正题,为啥之前我在帖子中说实践12和隼鸟比,实践12的非伙伴自动会合技术的技术含量远比隼鸟要高?
很多人认为隼鸟技术高的原因是被深空探测和小行星给忽悠了,大家总认为深空探测中,卫星这么远寻找和定位一个小行星很难,实际上,这属于中继制导导航,在远距上,都是地面长时间跟踪目标,计算隼鸟和小行星的距离,然后给予飞航控制指令。根本就不是自动会合,而是导航技术,而这个导航严重依赖地面天文系统(这方面应该认可日本这个亚洲先行者的地位,但是就今天中国的投入。超越日本是时间问题)。中继导航等到了小行星附近进行近距导航的交班工作,就那个小行星的个头,隼鸟星上自动探测和自主导航。处理这样的目标也是小菜一碟。至于某些人一定要说由于距离遥远,电波传都要16分钟,这期间需要卫星自控运作,以便和小行星保持距离飞行,由此体现了日本运用了如何领先的机器人技术云云。土鸡告诉各位看客,别听这种人吹牛。深空探测为了防辐射,所用处理器线宽是有限制的。当年也就是隼鸟计划筹备的年份至少是2000年(2003年),国际上深空探测能用到的处理器就那么几种(别和我说日本的电子业如何强,所以宇航CPU一定NB的话)。大家自己去查查相关设备的性能,说句不好听的,能比现在家用无线路由器的CPU强就不错了。就这CPU处理,能搞出多“智能”的机器人?或者说所谓工业机器人/机器手,也是“机器人”?

其实说实话,维持轨道和定高编队航行不难,有一个激光测距仪,有一个简单自控/飞行程序就可以,简单来说。测到距离近了,就控制姿控发动机点火,拉远点,远了就飞近点。这有什么难的(实际的工作还是有工作量的,但要说多高深。可以说没必要)?要有多智能?至于下降“着陆”的流程前面也说明了,搞硬件做过单片机的,都能把技术处理细节流程想清楚(当然前提是一定程度的资深人士,刚毕业没几年的恐怕还不行)。

把这些看明白再看实践12。实践12第一个难点,就是对接对象目标小,导航,特别是中末导航都是难点(在中国已经具备拦截卫星和导弹的KKV技术之后,这已经不是问题),小行星对于隼鸟是庞然大物,而且在周边仅有这一个大型物体,就好像讨论如何在弹道导弹打航母中,高速再入返回的弹头如果是探测海面上的一个小舢板,再进行攻击,一定很难(难到没有人会认为可以做到),而如果是探测一个高出海面几十层楼、面积几万平方米的航母,那技术难度就小得多了,并从不可实现变成可以实现。
其次就是登陆和接触,上述我已经转述了隼鸟的着陆的技术实施方案。其中,一是一个几十厘米的飞行体,面对几百米体积的小行星,并没有具体指定落点位置的前提下(指定落点才是非常高级的技术,但隼鸟肯定没有这么做,看它的载荷和公开的新闻就知道),那么技术难度是非常低的。一个激光测距仪加主控电脑加姿控发动机就可以完成。但对于实践12来说,他对接的物体本来就小,要精确接近难度很大,而且如果要进行设备对接的,难度更大,技术体系也不是激光测距仪就可能完成的,至少必须需要图像识别系统,来进行物体细节部分的判别,甚至也不会用激光测距仪,而是激光雷达来做具体相关的对接工作。飞行器要处理的姿态情况也很多,至少要考虑设备对接的方向性(隼鸟对接是不需要考虑的)第三,这次对接,有人评论,实践12和实践6曾在很近的距离上连续飞行相当长距离(说是只有几米),这个比起隼鸟号所谓登录流程复杂较大,从隼鸟号登陆流程来看(打出钢珠到脱离就1-2S的时间),其隼鸟的姿控系统的精度不足以长时间维持一个速度。实际上,隼鸟是关掉姿控系统,让小行星引力将其拉近,这里说明一个事实,就是隼鸟的姿控系统的控制精度不够(可能姿控发动机出力过大),不能主动维持一个很近的距离(其实也包括控制系统),又怕真正的接触(隼鸟显然没考虑这方面的原因)。所以才会有这种极度靠近又尽快脱离的做法。而从实践12卫星的实际跟踪情况来看,显然实践12考虑了抗碰撞设计,也具备主动接近精细的轨控(姿控)减速,这样才能实现,上述观察人士所言的较长时间持续的相伴飞行能力(注意实际应该没有连接起来,是接近并伴飞,试验进度是一步步走的)。其实这一传闻如真得到证实,意味着中国卫星的姿控系统的精密程度(推力可大动态范围内精确可调的特种小推力姿控发动机,注意这句话有点别扭,不是语病是技术特种),至少比我之前想的强,也比美帝想的强。不过话说回来其实中国搞成了KKV,这些都应该不是问题。

所以,说日本隼鸟比实践12空间非合作自主会合能力强。我土鸡无法认同,我不想贬低日本的能力,毕竟隼鸟是03年发射,而实践12是10年发射,日本的空间实力正在成长(TG的也在成长),TG今年的实践12比7年前的隼鸟强,也是理所当然的事。希望所有人不要过度解读。隼鸟的成就应该得到承认,但不要过分夸大。自己取得的成绩应该自豪,更要一起为中国的航天大喊加油。
2#
发表于 28.9.2010 08:05:12 | 只看该作者
日本在航天上总体来讲不如中国是不争的事实啊,即使有个别领域略强于中国也改变不了这个大格局。

原文作者在“个别领域”也这么不留情面的剥下了日本“高科技”的面纱,实在是……呵呵……
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