揭秘中国首次月球轨道交会对接背后的黑科技

【环球时报-环球网报道 记者 刘扬】记者从国家航天局获悉，6日清晨，嫦娥五号任务的上升器与轨道器返回器组合体在环月轨道成功进行了交会对接。这一“太空之吻”的成功意味着，继地外天体的采样与封装、地外天体的起飞之后，嫦娥五号实现了中国航天的又一个首次——月球轨道交会对接。环球时报-环球网记者从嫦娥五号交会对接核心设备——交会对接微波雷达研制单位中国航天科工二院25所了解到，该微波雷达作为中远距离测量的唯一手段，成功引导中国首次月球轨道无人交会对接。该对接技术是嫦娥五号任务中“四大关键技术”之一，更是中国首次、乃至人类首次的技术创新。

比神舟飞船载人对接难度更大

据研制单位介绍，执行本次对接任务的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探测器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，并进行双向空空通信，两航天器根据雷达提供信号调整飞行姿态，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和容器转移。

交会对接微波雷达总工程师孙武介绍，此前的载人航天工程任务中，我国航天器在近地轨道进行过多次交会对接，都应用了中国航天科工二院25所研制的微波雷达，五战五捷的表现足以证明，我国已经成功掌握交会对接技术。但不同的是，这次是在距离38万公里之外的月球轨道，难度更大。

“与近地轨道相比，月球轨道没有卫星导航等服务资源，微波通信是中远距离的唯一手段。月轨环境更复杂，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，研制单位攻克了相位干涉仪测角、大宽角度测量等关键技术。”孙武重点介绍了微波雷达产品应对月球轨道环境的新挑战。

因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，采用了抱爪式的弱撞击对接机构。对接要体现“手拉手”。这样一来，需要微波雷达的测角精度更高。

微波雷达项目的主任设计师贺中琴介绍说，微波雷达主要作用在100公里到20米的中远程范围，精度的提高使两个航天器在距离20米时，上升器对接机构抱爪的锁定圆面的半径缩小了几厘米。这几个厘米，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降低测角精度。

为确保安全度过月球之旅，设计人员在应答机上安装了特殊材料的防尘罩，“就像给‘千里眼’戴上了‘护目镜’，‘嫦娥’的这双‘千里眼’，就不会变成‘近视眼’，甚至‘全盲’了。”设计师纪博已经是第二次参与交会对接任务，说起自己的产品，她自豪与兴奋地打起了比方。

微波雷达不仅更可靠还能在轨“打电话”

据孙武介绍，“我们为这次交会对接打造的，不仅是‘千里眼’，还是‘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，升级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’。而现在它们不仅自己要通话，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“天舟”、“天宫”交会对接微波雷达已经实现减重一半的基础上，这次再进一步开展了轻量化的改进，将产品重量又减轻了数公斤。

“哪怕一克的重量减轻，对月壤采样任务的意义，都是巨大的。”孙武表示。

据研制单位介绍，对接微波雷达在月球轨道的完美表现见证了我国首次在地外天体实现无人交会对接技术。孙武表示，“我们已整装待发，向月球进发！向更遥远的深空进发！向更广阔的领域进发！”