跨越38萬(wàn)公里“牽手”成功！嫦娥五號(hào)是如何做到的？

每經(jīng)編輯 李凈翰    

據(jù)新華視點(diǎn)消息，記者從國(guó)家航天局獲悉，12月6日5時(shí)42分，嫦娥五號(hào)上升器成功與軌道器返回器組合體交會(huì)對(duì)接，并于6時(shí)12分將月球樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中。這是我國(guó)航天器首次實(shí)現(xiàn)月球軌道交會(huì)對(duì)接。

動(dòng)畫演示我國(guó)首次月球軌道交會(huì)對(duì)接（視頻來(lái)源：青蜂俠）

專家介紹，從上升器進(jìn)入環(huán)月飛行軌道開始，通過(guò)遠(yuǎn)程導(dǎo)引和近程自主控制，軌道器返回器組合體逐步靠近上升器，以抱爪的方式捕獲上升器，完成交會(huì)對(duì)接。

這是嫦娥五號(hào)上升器與軌道器返回器組合體完成交會(huì)對(duì)接畫面（圖片來(lái)源：新華社發(fā)，國(guó)家航天局供圖）

后續(xù)，嫦娥五號(hào)軌道器返回器組合體將與上升器分離，擇機(jī)返回地球。

圖片來(lái)源：@人民日?qǐng)?bào)

交會(huì)對(duì)接必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)一次完成

據(jù)經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)，交會(huì)對(duì)接在我國(guó)航天領(lǐng)域已經(jīng)是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，此前的載人航天工程任務(wù)中，我國(guó)航天器在近地軌道已進(jìn)行過(guò)多次交會(huì)對(duì)接，五戰(zhàn)五捷的表現(xiàn)足以證明，我國(guó)已經(jīng)成功掌握交會(huì)對(duì)接技術(shù)。但不同的是，這次是在距離38萬(wàn)公里之外的月球軌道，技術(shù)難度更大。

和我國(guó)現(xiàn)已掌握的地球軌道交會(huì)對(duì)接采用的小星追大星，用弱撞擊的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)接不同，嫦娥五號(hào)軌返組合體追上升器屬于大星追小星，如果用撞擊的方式對(duì)接會(huì)把上升器撞飛，所以，嫦娥五號(hào)采用的?？丶幼ト〉姆绞剑褪窃谲壍榔髯飞仙仙鞑⒁韵嗤俣蕊w行過(guò)程中，從后面 “伸手”牽過(guò)上升器之后拉緊，實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

地球軌道上的交會(huì)對(duì)接如果不成功可以撤回來(lái)重來(lái)，嫦娥五號(hào)的月球軌道交會(huì)對(duì)接受制于月地返回窗口、熱控、能源等約束，嫦娥五號(hào)月球軌道交會(huì)對(duì)接必須規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，若時(shí)間太長(zhǎng)，則星上能源、熱控將無(wú)法支撐；若一次不成功，撤回，重新組織，則地月關(guān)系發(fā)生變化，將有很大風(fēng)險(xiǎn)錯(cuò)過(guò)月地返回窗口，因此從保安全的角度可以說(shuō)月球軌道交會(huì)對(duì)接任務(wù)是不可逆的，必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)一次完成。

微波雷達(dá)助嫦娥五號(hào)“太空牽手”

成功引導(dǎo)嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)首次月球軌道無(wú)人交會(huì)對(duì)接的關(guān)鍵技術(shù)之一是由中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司研制的微波雷達(dá)。

據(jù)中國(guó)新聞網(wǎng)，該雷達(dá)是一組成對(duì)產(chǎn)品，由雷達(dá)主機(jī)和應(yīng)答機(jī)組成，分別安裝在嫦娥五號(hào)探測(cè)器的軌道器和上升器上。當(dāng)軌道器、上升器相距約100千米時(shí)，微波雷達(dá)開始工作，不斷為導(dǎo)航控制分系統(tǒng)提供兩個(gè)航天器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并進(jìn)行雙向空空通信。兩航天器根據(jù)雷達(dá)提供信號(hào)調(diào)整飛行姿態(tài)，直至軌道器上的對(duì)接機(jī)構(gòu)捕獲、鎖定上升器。隨后，上升器中的月壤樣品和容器進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院25所交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)總工程師孫武表示，“與近地軌道相比，月球軌道沒(méi)有衛(wèi)星導(dǎo)航等服務(wù)資源，微波通信是中遠(yuǎn)距離的唯一手段。月軌環(huán)境更復(fù)雜，要克服月球引力影響，所以自動(dòng)交會(huì)對(duì)接對(duì)微波雷達(dá)提出的要求極為苛刻。為此，微波雷達(dá)團(tuán)隊(duì)攻克了相位干涉儀測(cè)角、大寬角度測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)。”孫武說(shuō)。

此外，裝有對(duì)接用應(yīng)答機(jī)的上升器在落月時(shí)難免形成揚(yáng)塵，這些肉眼不可見的月塵干擾將會(huì)嚴(yán)重降低測(cè)角精度。為確保安全度過(guò)月球之旅，應(yīng)答機(jī)上安裝了特殊材料的防塵罩。“就像給‘千里眼’戴上了‘護(hù)目鏡’，‘嫦娥’的這雙‘千里眼’，就不會(huì)變成‘近視眼’，甚至‘全盲’。”25所青年設(shè)計(jì)師紀(jì)博已經(jīng)是第二次參與交會(huì)對(duì)接任務(wù)，說(shuō)起自己的產(chǎn)品，她自豪與興奮地打起了比方。

微波雷達(dá)在保證交會(huì)對(duì)接測(cè)量“本職工作”的同時(shí)，還升級(jí)了航天器之間雙向空空通信的“第二職業(yè)”。從雷達(dá)與應(yīng)答機(jī)之間“一問(wèn)一答”的傳輸方式，升級(jí)至軌道器與上升器之間的“溝通對(duì)話”，實(shí)現(xiàn)了遙控指令和遙測(cè)參數(shù)的雙向傳輸。 

中國(guó)航天科工交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)在月球軌道的“完美表現(xiàn)”，見證了中國(guó)首次在地外天體實(shí)現(xiàn)無(wú)人交會(huì)對(duì)接技術(shù)。孫武表示，微波雷達(dá)的每一步成長(zhǎng)記錄、每一幀拍照留存，都實(shí)現(xiàn)了百分百的過(guò)程可追溯；反復(fù)的測(cè)試迭代和全覆蓋的試驗(yàn)驗(yàn)證，確保產(chǎn)品功能、性能的萬(wàn)無(wú)一失。

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封面圖片來(lái)源：新華社發(fā)，國(guó)家航天局供圖