“35项故障预案一项都没用到” 专家解密嫦娥五号轨道器背后的故事
12月17日凌晨，嫦娥五号在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，消息传来，中国航天科技集团八院许多彻夜未眠的科技人员欢呼雀跃。“为保证任务顺利完成，我们做了35项故障预案，最后一项都没有用到，这就是最好的结果！”一位科技人员高兴地说。
“轻装上阵”背后的智能太空服
北京时间12月17日凌晨1时许，北京航天飞行控制中心通过地面测控站，向嫦娥五号轨道器和返回器组合体注入高精度导航参数。此后，轨道器与返回器在距南大西洋海平面高约5000公里处，正常解锁分离，轨道器按计划完成规避机动。
嫦娥五号轨道器由中国航天科技集团八院研制，共配备了39台发动机，分布在舱体的各个位置。在整个任务阶段，轨道器共历经19个飞行阶段、8种飞行姿态及5种不同的构型。
在整个任务飞行过程中，轨道器成功经受了太阳、月球和空间的高低温交替考验。温度最低时，达到零下200多摄氏度，最高时达到了1300多摄氏度。轨道器热控系统由八院509所研制。
据509所热控团队主任设计师赵吉喆介绍，为了让轨道器既能节约能源“轻装上阵”，又能应对“时冷时热”的严酷考验，热控团队给轨道器穿上了“智能太空服”，开创性采用了一体轻量化热设计理念、错峰补偿控温策略和二次热防护复合系统。设计团队对热管内部结构进行了优化设计，新研制了微结构热管，不仅质量更轻，而且传热能力增加达130%。团队还把原本厚度统一的多层隔热组件，改变为“量体裁衣”，让每台设备穿上厚薄不同的“太空服”。
“月轨取件”背后的35项故障预案
如果将轨道器比喻为一位首次在月球轨道上成功取件的“太空快递小哥”，这位“小哥”功成名就的背后，是八院研制团队长达十年的辛勤付出。为了保证“小哥”在月球轨道上成功取件，研制团队为它制定了35项故障预案。
据嫦娥五号探测器副总指挥张玉花介绍，研究团队曾广泛调研了国内外对接机构的设计。共开展了4种对接方案设计和9种转移方案设计，上升器“推”、轨道器“移”、返回器“拉”各3种，通过多轮方案比较及关键技术攻关，最终确定采用“抱爪式对接机构”，通过增加连杆棘爪式转移机构，实现对接与自动转移功能的一体化。这种设计理念世界首创，对接精度达到毫米级。
12月6日，轨道器与上升器在环月轨道上交会对接，按计划在21秒内完成，1秒捕获，10秒校正，10秒锁紧，分秒不差，此后顺利完成样品转移交接。“为保证任务顺利完成，我们做了35项故障预案，结果一项都没有用上，这就是最好的结果！”刘仲高兴地说。
成功背后的661次对接和518次样品转移试验
“天上一分钟、地上十年功”。通过嫦娥五号发回的视频，人们看到轨道器与上升器成功对接后，管状的月壤样品容器自动从上升器转移到轨道器。这一过程看似简单，实则也很复杂。
据嫦娥五号探测器副总设计师查学雷介绍，顺利完成样品转移交接，不仅需要对接机构高精准定位，转移工作运动平稳、连续、互不干扰、互相配合，更难的是如何在地面进行月球轨道的技术验证？
高度自主的对接与样品转移、微重力、弱撞击等复杂的对接初始条件，每一项可靠性验证工作，都汇集了一次次地面试验方法的设计与无数次试验的重复。团队成员一次次在试验中故意加入小故障，让对接机构自动判别，进行故障排除，他们累计共开展了661次对接和518次样品转移试验。
从2009年至2020年，八院805所整整开展了10年的月球轨道交会对接与自动样品转移技术攻关和工程研制。突破了轻小型弱撞击式对接技术、复杂接口自动样品转移技术、对接与转移一体化技术等关键技术。
（据新华社北京12月18日电）
新闻推荐
本报通讯员李文洁钱美玲报道本报讯12月3—6日，2020世界机器人大赛———青少年机器人设计大赛在广东佛山举行，日照实验...