中國嫦娥五號月軌對接 採集樣本安全轉移

加拿大都市网

(■中國首次實現月球軌道交會對接。)

載着月球土壤樣本的中國探測器嫦娥五號上升器,昨早成功在環月軌道與返回器組合體交會對接,完成在軌樣本容器轉移。這次是中國航天器首次實現月球軌道交會對接,令中國成為首個在月球軌道上,實現無人交會對接的國家。目前嫦娥五號進入環月等待階段,準備擇機返回地球。嫦娥五號預定本月十七日降落在內蒙古,中國將成為繼美國和前蘇聯之後,第三個取得月球樣本的國家。

  嫦娥五號上周二(一日)着陸月球表面,於周三晚完成月球表面自動採樣封裝工作,周四晚攜帶約兩公斤的月球土壤,從月面起飛。昨早五時四十二分,嫦娥五號成功與環月軌道上的軌道器返回器組合體,進行無人交會對接。約三十分鐘後,將月球土壤樣本容器安全轉移到返回器。

  嫦娥五號任務是中國探月工程「繞、落、回」三步走規劃的收官之戰,同時也是中國目前技術難度最大、系統組成最複雜的航天任務之一。中國航天器以往幾次都是在距離地球幾百公里的軌道上,進行交會對接。而這次嫦娥五號,是在距離地球三十八萬公里外的環月軌道上進行交會對接任務,航天器面臨的引力環境有很大不同,增加了對接的難度。

  據研製單位介紹,執行本次對接任務的微波雷達由主機和應答機組成,分別安裝在嫦娥五號的軌道器和上升器上。當軌道器、上升器相距約一百公里時,微波雷達開始工作,不斷為導航控制分系統提供兩航天器之間的相對運動參數,並進行雙向空空通信,兩航天器根據雷達提供信號調整飛行姿態,直至軌道器上的對接機構捕獲、鎖定上升器。

  交會對接微波雷達總工程師孫武表示,「與近地軌道相比,月球軌道沒有衛星導航等服務資源,微波通信是中遠距離的唯一手段。月軌環境更複雜,要克服月球引力影響,所以自動交會對接對微波雷達提出的要求極為苛刻。為此,研製單位攻克了相位干涉儀測角、大寬角度測量等關鍵技術。」

  因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」複雜受力過程,採用了抱爪式的弱撞擊對接機構,需要微波雷達的測角精度更高。

  此外,裝有對接用應答機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重降低測角精度,設計人員在應答機上安裝了特殊材料的防塵罩。

  孫武指,「我們為這次交會對接打造的,不僅是『千里眼』,還是『順風耳』。」微波雷達在保證交會對接測量「本職工作」的同時,升級了航天器之間雙向空空通信的「第二職業」,從雷達與應答機之間「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」,實現了遙控指令和遙測參數的雙向傳輸。

■航天科技人員在北京嚴密監測。

太空抱爪 38萬公里外顯神技

中國首次實現月球軌道交會對接。嫦娥五號探測器副總指揮張玉花介紹,「我們在嫦娥五號上採用了抱爪式對接機構,通過增加連桿棘爪式轉移機構,實現了對接與自動轉移功能的一體化,這些設計理念都是世界首創。」

  嫦娥五號探測器採用的對接機構,由三套K形抱爪構成,當上升器靠近時,只要對準連接面上的三根連桿,將抱爪收緊,就可以實現兩器的緊密連接。而軌道器和上升器對接完成後,還進行了一個重要動作,就是將上升器上裝有月壤的樣本容器轉移到返回器中。

  捕獲、收攏、轉移,看似簡單的過程,要在三十八萬公里之外高速運行的飛行器上實現,遠遠沒有那麼簡單。對接機構與樣本轉移分系統技術負責人劉仲說,「對接全步驟要在二十一秒內完成,一秒捕獲、十秒校正、十秒鎖緊。為此我們做了三十五項故障預案,從啟動開始到交會對接,全部採用自動控制。」

  中國航天科技集團有限公司八院研製的紅外及可見光雙譜段監視相機,定格了發生在三十八萬公里之外高速運行的兩器相擁過程中的瞬間。嫦娥五號搭載的這款專業拍照「神器」,主要是記錄軌道器與上升器的交會對接過程,以及軌道器與着陸器/上升器組合體分離、與支撐艙分離的過程。

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