新華社北京12月6日電 題：完美的“擁抱”——揭秘嫦娥五號交會對接背后的故事

　　新華社記者 胡喆

　　12月6日凌晨，嫦娥五號上升器成功與軌道器返回器組合體交會對接，并將月球樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中。這是我國航天器首次實現(xiàn)月球軌道交會對接。其中，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，完成交會對接。那么，什么是“抱爪方式”？此次交會對接又有哪些看點？

　　12月6日，航天科技人員在北京航天飛行控制中心指揮大廳監(jiān)測嫦娥五號上升器與軌道器返回器組合體交會對接情況。新華社記者 金立旺 攝

　　設(shè)計理念世界首創(chuàng)

　　“抱爪機(jī)構(gòu)具有重量輕、捕獲可靠、結(jié)構(gòu)簡單、對接精度高等優(yōu)點。因此，我們在嫦娥五號上采用了抱爪式對接機(jī)構(gòu)，通過增加連桿棘爪式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了對接與自動轉(zhuǎn)移功能的一體化，這些設(shè)計理念都是世界首創(chuàng)。”中國航天科技集團(tuán)八院嫦娥五號探測器副總指揮張玉花說。

　　“所謂的抱爪，形象地說，就像我們手握棍子的動作，兩個方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。”中國航天科技集團(tuán)八院嫦娥五號軌道器技術(shù)副總負(fù)責(zé)人胡震宇介紹，探測器采用的對接機(jī)構(gòu)就是由3套K形抱爪構(gòu)成的，當(dāng)上升器靠近時，只要對準(zhǔn)連接面上的3根連桿，將抱爪收緊，就可以實現(xiàn)兩器的緊密連接。

　　這是嫦娥五號軌道器返回器組合體逐漸接近上升器畫面。新華社發(fā)（國家航天局供圖）

　　捕獲、收攏、轉(zhuǎn)移，看似簡單的過程，但在38萬公里之外高速運行的飛行器上實現(xiàn)卻沒有那么簡單。

　　“月球軌道相對于地球軌道有時延，時間走廊較小，這就對時效性要求非常高，必須一氣呵成完成對接與轉(zhuǎn)移任務(wù)。”中國航天科技集團(tuán)八院對接機(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項故障預(yù)案，從啟動開始到交會對接，全部采用自動控制。”

　　“對接助手”可靠給力

　　此次，由中國航天科工集團(tuán)二院25所研制的嫦娥五號交會對接微波雷達(dá)，作為中遠(yuǎn)距離測量的“助手”，成功引導(dǎo)完成了嫦娥五號的交會對接任務(wù)。

　　微波雷達(dá)是一組成對產(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的軌道器和上升器上。當(dāng)軌道器、上升器相距約100公里時，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運動參數(shù)，并進(jìn)行雙向通信，兩航天器根據(jù)雷達(dá)信號調(diào)整飛行姿態(tài)，直至軌道器上的對接機(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。

　　這是12月6日在北京航天飛行控制中心指揮大廳拍攝的嫦娥五號上升器在軌將月球樣品容器轉(zhuǎn)移至返回器畫面。新華社記者 金立旺 攝

　　交會對接微波雷達(dá)總工程師孫武介紹，此前的任務(wù)中，我國航天器在近地軌道進(jìn)行過多次交會對接，都應(yīng)用了該微波雷達(dá)，優(yōu)異的表現(xiàn)證明，我國已經(jīng)成功掌握交會對接技術(shù)。但不同的是，這次交會對接是在38萬公里之外的月球軌道，難度更大。

　　“與近地軌道相比，月球軌道環(huán)境更復(fù)雜，要克服月球引力影響，所以自動交會對接對微波雷達(dá)提出的要求極為苛刻。為此，研制團(tuán)隊攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)。”孫武說。

　　嫦娥五號的軌道器和上升器交會對接，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)的測角精度更高。微波雷達(dá)項目主任設(shè)計師賀中琴介紹，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)對接的勝算。

　　12月6日，航天科技人員在北京航天飛行控制中心指揮大廳監(jiān)測嫦娥五號上升器與軌道器返回器組合體交會對接情況。新華社記者 金立旺攝

　　此外，裝有對接用應(yīng)答機(jī)的上升器在落月時難免形成揚塵，這些肉眼不可見的干擾將會嚴(yán)重影響測角精度。

　　為確保安全度過月球之旅，設(shè)計師們在應(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’就不會變成近視眼。”25所設(shè)計師紀(jì)博說。

　　減輕每一克重量都意義重大

　　這是嫦娥五號上升器與軌道器返回器組合體完成交會對接畫面。新華社發(fā)（國家航天局供圖）

　　事實上，25所研制團(tuán)隊為這次交會對接打造的微波雷達(dá)，不僅是“千里眼”，更是“順風(fēng)耳”，升級后的它更小巧、更強(qiáng)大、更可靠。

　　微波雷達(dá)在保證交會對接測量“本職工作”的同時，還開發(fā)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“一問一答”的傳輸方式，升級至軌道器與上升器之間的“溝通對話”，實現(xiàn)了遙控指令和遙測參數(shù)的雙向傳輸。

　　“以前就像老師上課點名，雷達(dá)發(fā)消息，應(yīng)答機(jī)答到。現(xiàn)在，它們還要負(fù)責(zé)上升器和軌道器之間的信息傳遞。”賀中琴說。

　　同時，在此前交會對接微波雷達(dá)已經(jīng)實現(xiàn)減重一半的基礎(chǔ)上，這次又進(jìn)一步開展了輕量化改進(jìn)。“每一克重量的減輕，對嫦娥五號任務(wù)的意義都是重大的。”孫武說。