嫦娥五号样品转移成功 嫦娥五号究竟如何做到使命必达?

)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道，嫦娥五号探测器11月24日在中国文昌航天发射场发射升空后，约飞行四天半时间到达月球轨道，加上变轨、降落、采样、上升，然后再变轨返回，月面起飞后的高难度动作就是在距离地球38万公里的月球轨道进行无人交会对接。嫦娥五号究竟如何做到使命必达?

嫦娥五号任务要在月球轨道上进行无人交会对接，此前世界上从没有过先例。任务成功后，中国航天科技集团五院、嫦娥五号探测器系统副总设计师彭兢的喜悦之情溢于言表。他说：“就目前人类已经执行过的任务来看，只有阿波罗载人登月在月球轨道上做过交会对接，但是无人的交会对接，过去还没有人实现过。这是第一次在月球轨道上做无人交会对接，难度也是非常大的。”

虽然我国曾在载人航天工程中突破了太空自动和手动交会对接技术。比如，我们曾在神舟飞船、天舟货运飞船、天宫一号目标飞行器以及天宫二号空间实验室完成过交会对接。但相比本次任务，技术特点以及执行的过程却大不相同。这其中，首先就是前者是在近地轨道，后者是在环月轨道。几百公里和38万公里的距离差别使得航天器所面临的引力环境也有很大不同。彭兢说：“这个主要体现在进入环月轨道之后。嫦娥一号到嫦娥四号环月的飞行做过很多次了，但是具体到交会对接，控制精度特别要求特别高，最后交互对接的时候，我们两个航天器的相对位置要控制在误差不能超过5厘米。”

载人航天工程的交会对接大多采用碰撞式交会对接。不同于载人航天工程交会对接时的航天器，嫦娥五号探测器体积更小，重量更轻。例如，嫦娥五号对接机构的重量只有天宫一号的1/10，而嫦娥五号的轨道器吨位是大大高于上升器的。也就是说，在两个航天器重量差异较大的情况下，如果采用碰撞式的对接方式，一旦速度控制出现偏差，重量较小的航天器——上升器就有可能被撞飞。中国航天科技集团八院嫦娥五号探测器副总师查学雷介绍，嫦娥五号采用停靠抓捕的方式，也就是采用了全新的轻型化的抱爪式对接机构。他说：“它的主要特点就是相对来说很轻，这样才能够保证我们月球探测器减重的需求。另外，它跟地球轨道上是非常不一样的，因为我们在月球轨道上进行这样一个对接，我们距离地球很远，有一个时延，所以这对我们也是一个比较大的挑战。”

查学雷介绍，月球轨道交会对接任务虽然没有卫星导航信号支持，采用轻小型化的抱爪式对接机构，但能够在21秒的时间里，“稳、准、狠”地完成任务。他说：“到了交会走廊的时候，我是一个抓捕的状态，它是三个抓捕的锁，就相当于手把它这么张开地抓住它。我先会把它先抱住，然后建了走廊它跑不掉以后，我会慢慢地再把它锁紧。这个方案有一个很大的特点就是，我抓捕的过程一定要瞬时完成，不能抓到一半或者让它跳出去。”

这一次，嫦娥五号的上升器和轨返组合体在10分钟左右时间完成了整个交会对接过程，随后样品容器通过上升器与轨道器之间的通道被转移到返回器中。查学雷介绍，如果这一次不成功，整个交会对接任务还需要2到3天的时间重新组织，将有很大风险错过月地转移入射的窗口，也就是说，嫦娥五号可能会无法正常回到地球家乡。“如果含了转移，差不多也就在半个小时之内。如果一次没有完成，留给我们后面如果补救的时间(比较少)还是非常困难的。”查学雷说。

好在，嫦娥五号不辱使命，出色地完成了这一动作。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：“在地面是做了大量的实验验证，有高低温试验、力学试验热真空试验，不同的偏差对接试验、打靶试验，通过这些实验来保证它的成功。”

在月球上完成无人样品转移，在人类的航天历史上也是首次。中国航天科技集团公司八院轨道器主任设计师赵晨介绍，借助轨道器的样品转移分系统，整个样品容器在200—300毫米的狭小通道里被抓取到返回器中，为此，他们准备了近20份故障预案。他说：“通过结构的精度来保证样品转移一定是一条直线的通道，我们的对接系统能够适应一定的控制偏差。样品转移也是同样，在正常转移通道的情况下，通过抱爪式的样品转移机构把样品转移过来;在故障的任务情况下，我们可以通过喷气式方式，即一个补偿的方式来进行样品转移，来保证万无一失。”

后续，嫦娥五号轨道器和返回器组合体将与上升器分离，择机返回地球。

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