嫦娥五號(hào)軌道器返回器組合體與上升器成功交會(huì)對(duì)接后成功分離環(huán)月小憩 擇機(jī)“回家”

　　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。

　　12月6日12時(shí)35分，嫦娥五號(hào)軌道器返回器組合體與上升器成功分離，進(jìn)入環(huán)月等待階段，準(zhǔn)備擇機(jī)返回地球。

　　本次任務(wù)的諸多看點(diǎn)之中，人類首次月球軌道無人自動(dòng)交會(huì)對(duì)接和樣品轉(zhuǎn)移無疑是最大的亮點(diǎn)之一，其中抱爪機(jī)構(gòu)、月球軌道微波雷達(dá)、慣測(cè)小分隊(duì)等，都是助力任務(wù)成功的核心儀器，本報(bào)為你詳細(xì)解讀。

　　看點(diǎn)1:

　　對(duì)接與轉(zhuǎn)移

　　世界首創(chuàng)“抱爪方式”

　　專家介紹，從上升器進(jìn)入環(huán)月飛行軌道開始，通過遠(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。那么，什么是“抱爪方式”？此次交會(huì)對(duì)接又有哪些看點(diǎn)？

　　“抱爪機(jī)構(gòu)具有重量輕、捕獲可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)接精度高等優(yōu)點(diǎn)。通過增加連桿棘爪式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接與自動(dòng)轉(zhuǎn)移功能的一體化，這些設(shè)計(jì)理念都是世界首創(chuàng)?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)八院嫦娥五號(hào)探測(cè)器副總指揮張玉花說?！八^的抱爪，形象地說，就像我們手握棍子的動(dòng)作，兩個(gè)方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。”中國(guó)航天科技集團(tuán)八院嫦娥五號(hào)軌道器技術(shù)副總負(fù)責(zé)人胡震宇介紹，探測(cè)器采用的對(duì)接機(jī)構(gòu)就是由3套K形抱爪構(gòu)成的，當(dāng)上升器靠近時(shí)，只要對(duì)準(zhǔn)連接面上的3根連桿，將抱爪收緊，就可以實(shí)現(xiàn)兩器的緊密連接。

　　“月球軌道相對(duì)于地球軌道有時(shí)延，這就對(duì)時(shí)效性要求非常高，必須一氣呵成完成對(duì)接與轉(zhuǎn)移任務(wù)?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)八院對(duì)接機(jī)構(gòu)與樣品轉(zhuǎn)移分系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人劉仲解釋：“對(duì)接全步驟要在21秒內(nèi)完成，1秒捕獲、10秒校正、10秒鎖緊。為此我們做了35項(xiàng)故障預(yù)案，從啟動(dòng)開始到交會(huì)對(duì)接，全部采用自動(dòng)控制。”

　　看點(diǎn)2:

　　“對(duì)接助手”

　　微波雷達(dá)可靠給力

　　由中國(guó)航天科工集團(tuán)二院25所研制的嫦娥五號(hào)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)，作為中遠(yuǎn)距離測(cè)量的“助手”，成功引導(dǎo)完成了嫦娥五號(hào)的交會(huì)對(duì)接任務(wù)，發(fā)揮了至為重要的作用。

　　微波雷達(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)的軌道器和上升器上。當(dāng)軌道器、上升器相距約100公里時(shí)，微波雷達(dá)開始工作，不斷為導(dǎo)航控制分系統(tǒng)提供兩航天器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并進(jìn)行雙向通信，兩航天器根據(jù)雷達(dá)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轉(zhuǎn)移至返回器中。

　　軌道器和上升器交會(huì)對(duì)接，是體量相差巨大的“大追小”復(fù)雜受力過程，需要微波雷達(dá)的測(cè)角精度更高。微波雷達(dá)項(xiàng)目主任設(shè)計(jì)師賀中琴介紹，微波雷達(dá)主要作用在100公里到20米的中遠(yuǎn)程范圍，精度的提高大幅提升了精準(zhǔn)對(duì)接的勝算。

　　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，為確保安全度過月球之旅，設(shè)計(jì)師們?cè)趹?yīng)答機(jī)上安裝了特殊材料制成的防塵罩，“就像戴上了護(hù)目鏡，嫦娥的‘千里眼’就不會(huì)變成近視眼?！?5所設(shè)計(jì)師紀(jì)博說。

　　看點(diǎn)3:

　　“慣測(cè)小分隊(duì)”

　　承包加速度測(cè)量任務(wù)

　　“慣測(cè)小分隊(duì)”一路以穩(wěn)定可靠的表現(xiàn)為“嫦娥五號(hào)“提供高精度加速度信息，為這次交會(huì)對(duì)接的成功打下了基礎(chǔ)。

　　交會(huì)對(duì)接時(shí)的加速度，只有探測(cè)器升空過程中最大加速度的千萬(wàn)分之一量級(jí)，高精度加速度計(jì)組合能夠?qū)崿F(xiàn)微小加速度的精準(zhǔn)測(cè)量。由中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司研制的高精度加速度計(jì)組合、石英撓性加速度計(jì)及I/F轉(zhuǎn)換電路組成的“慣測(cè)小分隊(duì)”，讓“太空牽手”不會(huì)“擦肩而過”。

　　主要實(shí)施加速度測(cè)量的高精度加速度計(jì)組合是這支“慣測(cè)小分隊(duì)”中的“隊(duì)長(zhǎng)”，主要承擔(dān)探測(cè)器在地月轉(zhuǎn)移、環(huán)月飛行、月球軌道交會(huì)對(duì)接和月地轉(zhuǎn)移階段的平動(dòng)加速度測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)器沿軌道飛行和交會(huì)對(duì)接過程中平穩(wěn)、準(zhǔn)確的機(jī)動(dòng)控制。新增的內(nèi)部減振器就像是給組合增加了一組吸振隔振的“坐墊”，抵御外界環(huán)境存在較大的沖擊和振動(dòng)。

　　石英撓性加速度計(jì)是敏感加速度的關(guān)鍵傳感器，I/F轉(zhuǎn)換電路則能夠?qū)⒓铀俣扔?jì)輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字脈沖信號(hào)?！靶盘?hào)轉(zhuǎn)換的過程就像是用天平和砝碼給信號(hào)‘稱重’，加速度變化量大電流信號(hào)變化量也大，就需要使用大的‘砝碼’?！?I/F轉(zhuǎn)換電路主任設(shè)計(jì)師趙洪利形容。

　　看點(diǎn)4:

　　拍照神器

　　完美呈現(xiàn)“擁抱”過程

　　由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院控制所研制的紅外及可見光雙譜段監(jiān)視相機(jī)，完美呈現(xiàn)軌道器與上升器的“擁抱”過程。

　　此次嫦娥五號(hào)所搭載的雙譜段監(jiān)視相機(jī)是一款專業(yè)拍照神器，這款相機(jī)集紅外和可見光成像于一體，紅外和可見光傳感器經(jīng)各自的光學(xué)鏡頭獲取圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)遙控指令要求在六種拍攝模式中自由切換，實(shí)現(xiàn)紅外和可見光分別或同時(shí)成像。

　　“這就相當(dāng)于給普通相機(jī)加了一個(gè)夜視儀，即使交會(huì)對(duì)接過程發(fā)生在月背，接受不到太陽(yáng)光照，我們也可以通過紅外相機(jī)記錄下全過程?！卑嗽嚎刂扑鈱W(xué)導(dǎo)航專家鄭循江介紹道，“而在有光照的情況下，如果光照太強(qiáng)，可見光相機(jī)拍攝的照片也可能存在過曝的情況，影響觀看效果。有了這款雙譜段相機(jī)，就可確保全天時(shí)、全光照條件下記錄交會(huì)對(duì)接過程，也可以讓大眾從紅外鏡頭的視角看看太空?！?/p>

　　該相機(jī)的可見光譜段分辨率達(dá)到2048×2048，紅外譜段分辨率為640×480，在此基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了紅外和可見光同時(shí)成像，從而給地球上的觀眾帶來了高清的視覺感受。

　　前瞻：77臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)將護(hù)航“嫦五”返鄉(xiāng)

　　航天科技集團(tuán)六院研制團(tuán)隊(duì)為探測(cè)器量身定做了兩款3臺(tái)新型發(fā)動(dòng)機(jī)，被譽(yù)為嫦娥五號(hào)的探月返鄉(xiāng)“神器”。

　　用于嫦娥五號(hào)著陸與返回的三套推進(jìn)分系統(tǒng)，由77臺(tái)大小不同、性能各異的軌姿控發(fā)動(dòng)機(jī)組成。其中，航天科技集團(tuán)六院研制團(tuán)隊(duì)為探測(cè)器量身定做了兩款3臺(tái)新型發(fā)動(dòng)機(jī)，被譽(yù)為嫦娥五號(hào)的探月返鄉(xiāng)“神器”。

　　其中兩臺(tái)3000N發(fā)動(dòng)機(jī)，將分別為嫦娥五號(hào)探測(cè)器的軌道器、上升器提供動(dòng)力。軌道器上的一臺(tái)3000N發(fā)動(dòng)機(jī)，為地月轉(zhuǎn)移、月地轉(zhuǎn)移中途修正、近月制動(dòng)、離月加速提供推力，而上升器上的另外一臺(tái)3000N發(fā)動(dòng)機(jī)，將為月面起飛提供推力，相當(dāng)于月球上的一枚微縮版的運(yùn)載火箭。1臺(tái)7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)，將完成探測(cè)器著陸組合體月面軟著陸任務(wù)。

　　在3000N發(fā)動(dòng)機(jī)研制中，航天科技集團(tuán)六院研制團(tuán)隊(duì)高度重視發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性，在提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的同時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)推力室溫度，充分兼顧可靠、充裕的冷卻，保證發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)壽命可靠工作。相比其它型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)組件，7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)上的流量調(diào)節(jié)器上的零件加工，精度要求極高，公差都是微米級(jí)，也就是一根頭發(fā)絲的1/80，僅一根流量調(diào)節(jié)錐上就有8處公差為微米級(jí)的加工難點(diǎn)。

　　轉(zhuǎn)自：廣州日?qǐng)?bào)

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