“嫦五”月軌交會對接微波雷達(dá)研制團隊:
十年磨一劍 為嫦娥五號裝“泊車?yán)走_(dá)”
在距離地球38萬公里外的月球軌道,讓兩個飛行器進(jìn)行交會對接,這對普通人來說是難以想象的事情;但在航天系統(tǒng)工程思路的指引下,航天人將這種不可能變成了可能。而進(jìn)行兩個飛行器的交會對接僅僅是嫦娥五號探測器探月任務(wù)中的一個環(huán)節(jié),該系統(tǒng)工程的復(fù)雜程度之高、技術(shù)難度之大可想而知。中國航天科技集團有限公司五院西安分院(以下簡稱西安分院)的交會對接微波雷達(dá)研制團隊,就是嫦娥五號這項系統(tǒng)工程隊伍中的一支重要力量。嫦娥五號交會對接微波雷達(dá)是軌道器和上升器之間交會對接所用的測量敏感器,為交會對接的高精度姿軌控系統(tǒng)提供兩個飛行器之間的相對距離、速度、角度等信息,并具備空空通信功能,是交會對接的關(guān)鍵測量手段,相當(dāng)于在嫦娥五號著陸器上安裝了一部“泊車?yán)走_(dá)”。
文、圖/廣州日報全媒體記者 肖歡歡 通訊員 張學(xué)良、蘇宏偉、郭立平
從2011年開始,西安分院交會對接微波雷達(dá)研制團隊歷時一年完成了原理樣機的研制任務(wù),提出了交會對接的微波測量與通信系統(tǒng)及方法,并在競爭中取得了嫦娥五號交會對接微波雷達(dá)的研制任務(wù);2012年,該院又完成了工程樣機的研制任務(wù),并確定了關(guān)鍵的技術(shù)路徑和指標(biāo);2013年,西安分院正式開始交會對接微波雷達(dá)初樣產(chǎn)品的研制,到2016年6月完成了兩套正樣交會對接微波雷達(dá)的研制任務(wù)。
多專業(yè)協(xié)作打造“豪配”單機
西安分院研制團隊面臨的是在實現(xiàn)產(chǎn)品功能和指標(biāo)要求的同時,還要滿足探測器總體對于衛(wèi)星重量和功耗的嚴(yán)苛指標(biāo)。從嫦娥五號探測器的角度來說,交會對接微波雷達(dá)僅僅是一臺單獨的產(chǎn)品,但是這臺產(chǎn)品卻涵蓋了近10臺復(fù)雜單機產(chǎn)品的功能,原來,這套系統(tǒng)級的雷達(dá)產(chǎn)品具備測距、測速、測角、通信四項功能,可以說交會對接微波雷達(dá)是一臺“豪配”級的單機。
據(jù)西安分院該雷達(dá)研制負(fù)責(zé)人鐘興旺介紹,各單位專業(yè)人員在研制過程中的緊密配合,團隊將伺服控制和信號處理功能整合設(shè)計在一起,大大提高了產(chǎn)品的集成化程度。
實現(xiàn)100公里到0.2米通信
要在38萬公里外的月球軌道實現(xiàn)交會對接,就要充分考慮該雷達(dá)工作的月球軌道環(huán)境。按照任務(wù)要求,交會對接微波雷達(dá)需要在100公里到0.2米的范圍內(nèi)實現(xiàn)對接通信,項目組為此設(shè)計了微波雷達(dá)近距離無線對接通信暗室試驗。在試驗過程中,研制人員采用了微波雷達(dá)全套正樣產(chǎn)品,在模擬兩器相對運動的狀態(tài)下,對整個微波雷達(dá)系統(tǒng)的功能和控制流程都進(jìn)行了完整而全面的測試驗證。
10年堅守?fù)Q來成功對接
2014年,嫦娥五號交會對接微波雷達(dá)外場掛飛試驗在機場進(jìn)行。掛飛試驗定在早晨的7時,當(dāng)天凌晨3時,掛飛試驗隊員準(zhǔn)時醒來前往機場待命。但由于天氣原因,掛飛試驗改在當(dāng)天下午進(jìn)行。
到了下午3時,守候在捕獲跟蹤現(xiàn)場的試驗隊員得到起飛消息,早早地就將一切準(zhǔn)備就緒,只等著實時信號的出現(xiàn);隨后,目標(biāo)信號準(zhǔn)時出現(xiàn)在監(jiān)視器上,微波雷達(dá)也充滿靈性地上下俯仰轉(zhuǎn)動,執(zhí)著地跟蹤著目標(biāo),這意味著嫦娥五號交會對接微波雷達(dá)的外場掛飛試驗取得成功,充分驗證了交會對接微波雷達(dá)的工作性能。
而從2010年開始方案論證到2020年嫦娥五號探測器成功發(fā)射并實現(xiàn)交會對接,西安分院研制團隊經(jīng)歷了整整10年。
交會對接微波雷達(dá)將為我國探月三期工程中的返回發(fā)揮重要的作用,而西安分院研制團隊也以過去這十年的堅守,為嫦娥五號探測器的一飛沖天貢獻(xiàn)出重要力量。