首次月球轨道交会对接成功！ 西安分院助力嫦娥五号38万公里外“穿针引线”
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。西安分院为嫦娥五号探测器研制的交会对接微波雷达是上升器和轨道器之间进行交会对接的关键设备。
在距离地球38万公里外，“身高”约2米、“腰围”约9米的轨道器要与“身高”约1米、“腰围”约3米大的上升器实现交会对接，无异于在太空中进行“穿针引线”。要成功地实现“穿针引线”，瞄“针眼”的过程就异常重要。西安分院研制的交会对接微波雷达就是通过捕获、跟踪、测量等一系列的手段为两个飞行器的“穿针引线”式的交会对接瞄准“针眼”，实现精准对接。
据西安分院嫦娥五号交会对接微波雷达技术负责人钟兴旺介绍，该交会对接雷达包含了两部分，一部分安装在轨道器上，一部分安装在上升器上。交会对接微波雷达具备捕获、跟踪、测量和双向通信的能力。
当嫦娥五号探测器在月面完成采样之后，上升器携带着月壤样品返回环月轨道。此时，轨道器对上升器实施追踪，在追踪至约100公里范围时，交会对接微波雷达开始开机工作，安装在上升器上的应答机开始工作。同时，安装在轨道器上的交会对接微波雷达主机开始发射和接收信号，通过捕获建立测量和通信的链路。“由西安分院研制的交会对接微波雷达可以实现对轨道器与上升器之间相对距离以及其变化率的测量，同时可以测量两器之间方位、俯仰角度及其变化。这些数据信息都会源源不断地向轨道器的制导、导航与控制分系统（GNC分系统）这个中央处理器发送，为两器的交会对接提供实时的信息。”钟兴旺说。为“穿针引线”式的交会对接瞄“针眼”，这项工作听起来可没有那么简单。
除了通过测距、测速和测角为太空“穿针引线”瞄“针眼”之外，交会对接微波雷达还可以实现两器之间的通信。从两器相距100公里之间建立通信链路一直到两器相距0.2米的范围内，可以实现轨道器和上升器之间的双向通信，包括指令等一些信息都要通过器间的双向通信来实现。
在两器距离20公里的时候，其他辅助手段也加入到了测量过程，为“穿针引线”增加了一层更为可靠的保障。在经过捕获、追踪、悬停、保持等一系列动作之后，轨道器和上升器将成功实现交会对接，“穿针引线”成功实现。
据钟兴旺介绍，与国外的交会对接测量系统相比，西安分院研制的交会对接微波雷达性能指标高。无论是测速精度、测角范围和精度上都优于国外同等的测量系统。由于本次交会对接测量系统要求在100公里到5米的距离范围内都能正确地提供两航天器之间的相对运动参数，且必须保证在两器相距0.2米的距离时能够实现可靠的双向通信。这对交会对接微波雷达的发射功率、系统的灵敏度、动态范围和处理能力提出了很高的要求。
据西安分院分管探月工程任务的谭小敏副院长介绍说，从嫦娥一号卫星任务开始到嫦娥五号探测器，西安分院都承担研制关键的系统设备，是我国探月工程任务中的一支重要力量。在嫦娥五号交会微波雷达的研制过程中，西安分院基于在空间雷达、空间微波、空间通信、空间天线等技术领域的优势，为我国嫦娥五号探测器的交会对接任务研制交会对接微波雷达，是保证月壤样本返回地球的关键设备，有力保障了我国探月工程任务的顺利实施。
本报记者 周生来 通讯员 张学良
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