嫦娥五号首次在 月球轨道交会对接
■北京时间12月6日5时42分
嫦娥五号上升器成功与轨道器
和返回器组合体交会对接
■并于6时12分将样品容器
安全转移至返回器中
■这是我国首次实现
月球轨道交会对接
专家介绍，从上升器进入环月飞行轨道开始，通过远程导引和近程自主控制，轨道器返回器组合体逐步靠近上升器，以抱爪的方式捕获上升器，完成交会对接。
后续，嫦娥五号轨道器返回器组合体将与上升器分离，择机返回地球。
“抱爪方式”完美实现交会对接
12月6日凌晨，嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接，并将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器首次实现月球轨道交会对接。其中，通过远程导引和近程自主控制，轨道器返回器组合体逐步靠近上升器，以抱爪的方式捕获上升器，完成交会对接。那么，什么是“抱爪方式”？此次交会对接又有哪些看点？
设计理念世界首创
“抱爪机构具有重量轻、捕获可靠、结构简单、对接精度高等优点。因此，我们在嫦娥五号上采用了抱爪式对接机构，通过增加连杆棘爪式转移机构，实现了对接与自动转移功能的一体化，这些设计理念都是世界首创。”中国航天科技集团八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花说。
“所谓的抱爪，形象地说，就像我们手握棍子的动作，两个方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。”中国航天科技集团八院嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇介绍，探测器采用的对接机构就是由3套K形抱爪构成的，当上升器靠近时，只要对准连接面上的3根连杆，将抱爪收紧，就可以实现两器的紧密连接。
捕获、收拢、转移，看似简单的过程，但在38万公里之外高速运行的飞行器上实现却没有那么简单。
“月球轨道相对于地球轨道有时延，时间走廊较小，这就对时效性要求非常高，必须一气呵成完成对接与转移任务。”中国航天科技集团八院对接机构与样品转移分系统技术负责人刘仲解释：“对接全步骤要在21秒内完成，1秒捕获、10秒校正、10秒锁紧。为此我们做了35项故障预案，从启动开始到交会对接，全部采用自动控制。”
“对接助手”可靠给力
此次，由中国航天科工集团二院25所研制的嫦娥五号交会对接微波雷达，作为中远距离测量的“助手”，成功引导完成了嫦娥五号的交会对接任务。
微波雷达是一组成对产品，由雷达主机和应答机组成，分别安装在嫦娥五号的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100公里时，微波雷达开始工作，不断为导航控制分系统提供两航天器之间的相对运动参数，并进行双向通信，两航天器根据雷达信号调整飞行姿态，直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。随后，上升器中的月壤样品转移至返回器中。
交会对接微波雷达总工程师孙武介绍，此前的任务中，我国航天器在近地轨道进行过多次交会对接，都应用了该微波雷达，优异的表现证明，我国已经成功掌握交会对接技术。但不同的是，这次交会对接是在38万公里之外的月球轨道，难度更大。
“与近地轨道相比，月球轨道环境更复杂，要克服月球引力影响，所以自动交会对接对微波雷达提出的要求极为苛刻。为此，研制团队攻克了一系列关键技术。”孙武说。
嫦娥五号的轨道器和上升器交会对接，是体量相差巨大的“大追小”复杂受力过程，需要微波雷达的测角精度更高。微波雷达项目主任设计师贺中琴介绍，微波雷达主要作用在100公里到20米的中远程范围，精度的提高大幅提升了精准对接的胜算。
此外，装有对接用应答机的上升器在落月时难免形成扬尘，这些肉眼不可见的干扰将会严重影响测角精度。
为确保安全度过月球之旅，设计师们在应答机上安装了特殊材料制成的防尘罩，“就像戴上了护目镜，嫦娥的‘千里眼’就不会变成近视眼。”25所设计师纪博说。
减轻每一克重量都意义重大
事实上，25所研制团队为这次交会对接打造的微波雷达，不仅是“千里眼”，更是“顺风耳”，升级后的它更小巧、更强大、更可靠。
微波雷达在保证交会对接测量“本职工作”的同时，还开发了航天器之间双向空空通信的“第二职业”，从雷达与应答机之间“一问一答”的传输方式，升级至轨道器与上升器之间的“沟通对话”，实现了遥控指令和遥测参数的双向传输。
“以前就像老师上课点名，雷达发消息，应答机答到。现在，它们还要负责上升器和轨道器之间的信息传递。”贺中琴说。
同时，在此前交会对接微波雷达已经实现减重一半的基础上，这次又进一步开展了轻量化改进。“每一克重量的减轻，对嫦娥五号任务的意义都是重大的。”孙武说。
西安研发的微波雷达助力38万公里外太空“穿针引线”
不简单“豪配”与多专业的技术协作
不简单“豪配”与多专业的技术协作
嫦娥五号交会对接微波雷达是轨道器和上升器之间交会对接用的测量敏感器，为交会对接的制导、导航与控制系统（GNC分系统）提供两个航天器之间的相对距离、速度、角度等信息，并具备两器间双向通信功能，是交会对接的关键测量手段。从嫦娥五号探测器的角度来说，交会对接微波雷达仅仅是一台单独的产品，但是这台产品涵盖了包括四代Ka频段接收机等在内的近10台复杂单机产品。这套系统级的雷达产品涵盖了测距、测速、测角、通信四项功能。可以说交会对接微波雷达是一台“豪配”级的单机。
据西安分院该雷达研制负责人钟兴旺表示，导航研制团队发挥了星间精密测量技术领域优势，在测量通信体制设计方面取得关键技术突破。由于测距和测角的精度比较高，天线研制团队充分发挥精确测量的优势为天线的标定发挥了重要的作用，并且根据雷达工作的环境开展了月尘环境的试验。团队将伺服控制和信号处理功能整合设计在一起，大大地提高了产品的集成化程度，充分体现了合作共赢的团队精神。
不容易实现100公里到0.2米通信
要在38万公里外的月球轨道实现交会对接，就要充分考虑该雷达工作的月球轨道环境。
按照任务要求，交会对接微波雷达需要在100公里到0.2米的范围内实现对接通信，项目组为此设计了微波雷达近距离无线对接通信暗室试验。在试验过程中，为了在地面模拟对接过程，西安分院专门建设了精密水平运动系统，并基于此设备形成了一套完整的系统测试验证方案。在试验过程中，研制人员采用了微波雷达全套正样产品，在模拟两器相对运动的状态下，以无线通信的方式验证了雷达系统的工作性能，对整个微波雷达系统的功能和控制流程进行了完整全面的测试验证。
交会对接微波雷达作为一种高精度的测量设备，在交付使用前，要经过精确的校准才可以保证其测量精度。在微波暗室环境下，借助更高精度的辅助设备对微波雷达的测距、测角系统误差进行精确的标定和校准是整个交会对接微波雷达系统研制过程中非常重要且具有挑战性的一个环节。为了使校准后的雷达测角精度满足任务要求，需要借助一个更高精度的测量仪器将雷达的系统误差精确标定出来。经过反复实测，最终找到了一套可行的标定流程。
不畏难
10年坚守勇于创新
从2010年开始方案论证到2020年嫦娥五号探测器成功发射并实现交会对接，西安分院嫦娥五号交会对接微波雷达研制经历了10年的时间。该团队研制的交会对接微波雷达是国际上第一台Ka频段交会对接微波雷达。在产品研制过程中，由于要适应月球轨道的工作环境，很多已经成熟的设计和测试经验并不能直接使用。
以交会对接微波雷达上使用的滤波器为例，以前都是在卫星舱内使用，而交会对接微波雷达的滤波器需要放在舱外使用，产品要在温度±100℃的环境中工作。同时，从产品的固定和安装上来看，在之前的设计中产品都是通过螺钉装配，并固定在卫星舱内的，但是由于温度的原因，原有的装配方式就不能继续使用。对于在月球轨道舱外工作的主机及天线，要实现不小于110℃温度范围内达到测角和测距精度的要求。
如今，嫦娥五号交会对接微波雷达已经成功完成了交会对接任务。作为嫦娥五号任务中的重要环节，交会对接微波雷达为我国探月三期工程中的返回发挥重要的作用，而西安分院交会对接微波雷达研制团队也以10年的坚守，以勇于探索的创新精神，为嫦娥五号探测器的交会对接贡献重要力量。
（记者关颖）
“快递小哥”揽收完毕嫦五啥时“送货回家”
据国家航天局消息，12月6日5时42分，嫦娥五号上升器与轨道器和返回器组合体交会对接；6时12分，月球样品容器转移至返回器。
这意味着，嫦娥五号采集的2千克月球样品，已经到达回到地球前的最后一站：返回器。返回器就像太空“快递小哥”，已经在月球轨道等待6天，终于成功揽收样品。
怀抱着珍贵样品的返回器，还需多久才能回到地球？将经历怎样的漫漫派送之旅？
嫦娥五号任务被称为我国迄今最复杂的航天任务之一，一共要经历11个阶段：发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收。目前11步已经完成了8步，进入环月等待阶段。
昨日，转移完样品的上升器将与轨道返回组合体分离，完成使命，留在月球轨道上。不到5天的时间里，嫦娥五号已经完成了此次任务中最关键的任务，效率惊人。根据航天科技集团消息，嫦娥五号任务总共历时23天，从11月24日凌晨发射到今天，已经过去12天，时间已经过半。（据新京报）
新闻推荐
赛场上，小选手们精神抖擞、奋力拼搏。（记者冯炜摄）本报讯（记者王燕靳鹏）一根细细的跳绳，演绎着奋斗与拼搏；一只小小的毽...
西安新闻，弘扬社会正气。除了新闻，我们还传播幸福和美好！因为热爱所以付出，光阴流水，不变的是西安这个家。