嫦娥五號秘籍：兩噸多的胖小伙如何“追上”小姑娘

嫦娥五號上升器與軌道器和返回器組合體交會對接效果圖。中國航天科技集團(tuán)八院供圖

12月6日5時(shí)42分，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接，并于6時(shí)12分將樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中。這是我國首次實(shí)現(xiàn)月球軌道交會對接，也是跨越38萬公里的首次“太空牽手”。

在環(huán)月軌道運(yùn)行的嫦娥五號軌道器和返回器組合體，體重達(dá)2.3噸左右，如何和體重僅有400公斤左右的上升器成功“牽手”?來看嫦娥五號探測器的專屬秘籍。

最緊要的是耐心——等待

12月1日，嫦娥五號著陸器和上升器組合體(以下稱“著上組合體”)，與軌道器和返回器組合體(以下稱“軌返組合體”)分離，順利落月，開展“挖土”和封裝工作。

與此同時(shí)，軌返組合體則在環(huán)月軌道上繼續(xù)飛行，安靜、耐心地等待與裝載月壤的上升器再次見面。

重達(dá)2.3噸的小胖子——軌返組合體一邊數(shù)著星星，一邊算著與上升器再次見面的日子，在兩天時(shí)間內(nèi)完成4次調(diào)相控制，在月球圓形軌道上“哼哧哼哧”地完成長跑。

胖小伙很有耐心，在與上升器再次見面前， 作好最充分的準(zhǔn)備，力爭以最帥氣的姿態(tài)等待上升器的到來。

最巧妙的是溝通——靈犀

體重有800公斤左右的小姑娘——上升器在上升過程中成功“瘦身”到400公斤左右，以更苗條的身姿沖入環(huán)月橢圓軌道。

小姑娘通過與軌返組合體之間巧妙的溝通方式——遠(yuǎn)程導(dǎo)引，進(jìn)行4次軌道控制，進(jìn)入環(huán)月圓軌道上，在預(yù)定的交班點(diǎn)，停留在軌返組合體前方50公里處。

在進(jìn)入到交班點(diǎn)后的4個(gè)小時(shí)，軌返組合體就開始用更加親近的溝通方式——近程導(dǎo)引與上升器進(jìn)行溝通，雙方通過自己攜帶的敏感器，即微波雷達(dá)互換信息，軌返組合體開始主動向上升器靠近。

最需要的是心態(tài)——冷靜

看到心儀的對象出現(xiàn)時(shí)，小胖子——軌返組合體有些激動，但仍竭力讓自己冷靜下來，分步驟、分階段地向上升器靠攏。

軌返組合體為自己設(shè)置了4個(gè)停泊點(diǎn)，分別來觀察自己與上升器的姿態(tài)和狀態(tài)，是否一切是按照預(yù)期方案進(jìn)行，50公里、5公里、1公里、100米，每一次停泊觀察，都是對最終靠近時(shí)間和地點(diǎn)的精確把握。

越到最后，軌返組合體反而更加冷靜，飛快進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算和調(diào)整。

最重要的是積累——實(shí)力

小胖子能有如今冷靜精準(zhǔn)的判斷，來源于中國航天在交會對接方面的深厚積累。據(jù)中國航天科技集團(tuán)五院專家介紹，在中國太空探索的歷程中，近地軌道交會對接技術(shù)正在快速發(fā)展——

2012年6月，神舟九號與天宮一號對接成功，標(biāo)志著我國首次載人交會對接任務(wù)的成功;2013年6月，神舟十號與天宮一號順利進(jìn)行了一次自動交會對接和一次航天員手控交會對接……

這些都標(biāo)志著我國近地軌道交會對接技術(shù)的成熟。飛船是在近地軌道上完成與空間站的交會對接，通信距離相對較近，并且能夠得到導(dǎo)航衛(wèi)星的定位幫助，地面控制的精度更高。

而這一次，嫦娥五號軌返組合體要在距離地球38萬公里的環(huán)月軌道上“追逐”上升器，這就對控制系統(tǒng)提出了更高的要求，軌道返回組合體要能夠適應(yīng)更大的偏差，在沒有任何干預(yù)的情況下全自主地做出向“心儀對象”靠近的各個(gè)決策，這不僅是國內(nèi)首次，也是國際首次。

最牢靠的是細(xì)節(jié)——細(xì)致

載人飛船與空間站交會對接，是在近地軌道上采用撞擊式的方法完成，此次小胖子卻要采用更加浪漫的方式，與上升器“牽手”對接。

軌返組合體身上安裝了3個(gè)對接機(jī)構(gòu)主動件，又稱為“抱爪”，在運(yùn)動過程中完全貼近上升器，主動用“抱爪”緊扣上升器身上的對接機(jī)構(gòu)被動件，將上升器“拉入懷中”，完成這次親密的“抱緊式”交會對接。

軌返組合體重達(dá)2.3噸，在運(yùn)行過程中稍有不慎就會將身姿輕盈的上升器“撞飛”，這需要小胖子對于速度、位置都有極為細(xì)致的把握，對微重力環(huán)境、熱環(huán)境等有極為細(xì)心的考慮，用極高的控制精度來保證任務(wù)的完成。

五院專家表示，不僅交會對接的過程精巧細(xì)致，交會對接的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也極為精密。在多器之間月球樣品的通暢轉(zhuǎn)移，對各分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度、裝配精度和制造精度提出了更高的要求，在進(jìn)行指標(biāo)分配時(shí)，裝配精度要達(dá)到毫米級，制造精度要達(dá)到微米級。

為此，五院總體設(shè)計(jì)部研制團(tuán)隊(duì)要攻克裝配環(huán)節(jié)多、精度測量難、精度調(diào)整要求高等難關(guān)。僅以樣品艙的艙蓋為例，產(chǎn)品經(jīng)歷了總體設(shè)計(jì)部機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)的8年打磨，堪稱嫦娥五號探測器的“終極藏寶箱”。

現(xiàn)在，兩噸多重的胖小伙兒已經(jīng)追上了心儀的小姑娘。后續(xù)，讓我們一起期待嫦娥五號探測器攜帶月球“土特產(chǎn)”重新回到地球的懷抱。

標(biāo)簽： 首次太空牽手