微波雷达引导嫦娥五号实现“太空牵手”

12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接，并于6时12分将月球样品容器安全转移至返回器中。图为航天科技人员在北京航天飞行控制中心指挥大厅监测嫦娥五号上升器与轨道器返回器组合体交会对接情况。新华社记者 金立旺摄

光明日报记者 詹媛

嫦娥五号月球采样返回，是我国航天领域迄今为止最复杂、难度最高的任务。6日，中国航天科工集团有限公司第二研究院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唯一手段，成功引导首次月球轨道无人交会对接。该对接技术是任务中“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。此次关键任务的核心产品——交会对接微波雷达，在全世界的目光中，表现完美。

给嫦娥五号装上微波雷达“千里眼”

25所研制的微波雷达是成对产品，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，不断提供两航天器之间的相对运动参数，并进行双向空空通信，轨道器和上升器会根据雷达提供的信号调整飞行姿态，直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。这个过程中，微波雷达就像轨道器和上升器上的“眼睛”，让它们能互相“看到”对方位置。

据微波雷达总工程师孙武介绍，在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25所微波雷达，实现了五战五捷的佳绩。

但此次在距离地球38万公里之外的月球轨道开展交会对接，难度与此前不可同日而语。“与近地轨道相比，月球轨道没有卫星导航等服务，微波通信是中远距离的唯一手段。而且月轨环境更复杂，要克服月球引力影响，所以对微波雷达提出更为苛刻的要求。为此，25所攻克了相位干涉仪测角、大宽角度测量等关键技术。”孙武说。

因嫦娥五号的轨道器和上升器体量相差巨大，二者的交会对接是“大追小”的复杂受力过程。要实现二者“手拉手”，对微波雷达的测角精度要求更高。

微波雷达项目的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，精度的提高使得两个航天器距离20米时，上升器对接机构的锁定圆面，半径缩小好几厘米，大幅提升了精准对接的胜算。

此外，上升器在落月时难免形成扬尘，这些干扰将会严重降低测角精度。为确保安全度过月球之旅，25所设计师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’，就不会被灰尘干扰。”青年设计师纪博解释说。

微波雷达“减肥”数公斤并增添“顺风耳”功能

孙武说：“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，实现了遥控指令和遥测参数在航天器之间的双向传输，使得轨道器与上升器之间可以进行“沟通对话”。

“以前就像老师上课点名，雷达发消息，应答机答‘到’。但现在不仅要点名，雷达和应答机之间还要负责上升器和轨道器之间的信息传递。”贺中琴说。

此前，“天舟”“天宫”交会对接所使用的微波雷达已实现减重一半，这次嫦娥五号任务，微波雷达再次“减肥”数公斤。

“这相当于月壤采样重量的2倍，哪怕一克的重量减轻，对月壤采样任务的意义，都是巨大的。”孙武说。

25所此次微波雷达在对接过程中的完美表现，也是孙武团队对产品质量“零缺陷”的坚持，对“一次成功”的诠释。“经过七项单机试验、三项分系统试验和五项系统试验的充分验证，我们和它都做好了充分的准备。”贺中琴透露，“针对月球轨道的特殊应用，与前几次相比增加了抗月尘试验、抗干扰试验和交会对接无线兼容试验验证，它的表现很好。”

此次，我国首次在地外天体实现无人交会对接技术。在交会对接微波雷达引导下，嫦娥五号成功实现“太空牵手”。孙武心情激动：“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。”

（光明日报北京12月6日电）

《光明日报》（ 2020年12月07日 01版）