中新網(wǎng)上海12月17日電 題：嫦娥五號(hào)月球“打卡”歸來 軌道器“擺渡”回家之路

　　作者 鄭瑩瑩 郭超凱

　　北京時(shí)間12月17日凌晨，嫦娥五號(hào)返回器攜帶月球樣品返回地球，中國(guó)首次月面自動(dòng)采樣返回任務(wù)取得圓滿成功。在此過程中，由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院研制的軌道器，像“太空郵差”，護(hù)送嫦娥五號(hào)返回地球。

　　頭頂肚裝的“太空搬運(yùn)工”

　　嫦娥五號(hào)探測(cè)器為四器組合體設(shè)計(jì)，由著陸器、上升器、軌道器、返回器4個(gè)部分組合而成。其中，返回器、著陸器、上升器均有載人航天和探月工程一期、二期的研制基礎(chǔ)，而軌道器的研制可謂“白手起家”。根據(jù)任務(wù)要求，自身1噸多的嫦娥五號(hào)軌道器，需要頭“頂”3.7噸的著陸上升組合體，肚“裝”3噸推進(jìn)劑和300多公斤返回器，并在飛行過程中依次分離著陸上升組合體、對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)和返回器，這也讓軌道器成為中國(guó)首個(gè)具有“大承載”“分離面多”等多個(gè)特點(diǎn)的月球探測(cè)飛行器。

　　為了達(dá)到構(gòu)型優(yōu)化與減重目標(biāo)，總體、結(jié)構(gòu)、熱控等多個(gè)系統(tǒng)的研制人員，先后論證了10余種構(gòu)型，最終在繼承神舟飛船推進(jìn)艙外承力筒大構(gòu)型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地提出了支撐艙、對(duì)接艙和推進(jìn)儀器艙“三艙構(gòu)型方案”，實(shí)現(xiàn)“頭頂”和“肚中”載荷兩條路線獨(dú)立傳遞，極大提高了結(jié)構(gòu)承載效率；實(shí)現(xiàn)支撐艙、對(duì)接艙“專艙專用”“用后即拋”，為其后續(xù)任務(wù)騰出通道，又減輕了質(zhì)量，節(jié)約了推進(jìn)劑。

　　勤勤懇懇的“行李轉(zhuǎn)運(yùn)員”

　　嫦娥五號(hào)的著陸器與上升器組合體成功采樣之后，攜帶月壤的上升器無法利用自身的動(dòng)力返回地球，必須通過“太空物流”的形式，將貨物送達(dá)。

　　而“太空物流”順暢與否，關(guān)鍵要看“交會(huì)對(duì)接”。國(guó)際空間站里，主要依靠對(duì)接機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)更大噸位的飛行器組裝。載人航天使用的對(duì)接機(jī)構(gòu)學(xué)名叫異體同構(gòu)周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)，在對(duì)接后可形成一個(gè)通道，方便航天員在其中穿行。與載人航天對(duì)接機(jī)構(gòu)不同，嫦娥五號(hào)探測(cè)器采用抱爪式對(duì)接機(jī)構(gòu)，由3套K形抱爪構(gòu)成，當(dāng)上升器靠近時(shí)，只要對(duì)準(zhǔn)連接面上的3根連桿，將抱爪收緊，就可以實(shí)現(xiàn)兩器的緊密連接。

　　嫦娥五號(hào)取土歸來的途中，上升器和軌道器完成了首次月球軌道交會(huì)對(duì)接，珍貴的月球土壤樣品“包裹”得以轉(zhuǎn)移至返回器內(nèi)。軌道器就像在月球軌道環(huán)繞的“郵差”，勤勤懇懇地完成“打包”“裝箱”后，迅速進(jìn)入月地轉(zhuǎn)移軌道執(zhí)行隔空投送，將月壤樣品捎回藍(lán)色星球。

　　挑戰(zhàn)重重的“月軌換乘路”

　　這次“交會(huì)對(duì)接”有多難？嫦娥五號(hào)探測(cè)器副總指揮張玉花說，“世界首次月球軌道無人交會(huì)對(duì)接，可以說對(duì)此次任務(wù)成敗起到?jīng)Q定性作用”。她介紹，單從交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移任務(wù)來看，可靠性是要求最高的，因?yàn)檎麄€(gè)過程只能一次成功，沒有第二次機(jī)會(huì)。為了保證它的可靠性，對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)做了多重冗余，僅僅對(duì)接驗(yàn)證試驗(yàn)，地面就模擬了數(shù)千次。同時(shí)，月球軌道相對(duì)地球軌道有時(shí)延，時(shí)間走廊較小，對(duì)時(shí)效性要求非常高。環(huán)月軌道的交會(huì)對(duì)接任務(wù)需要在21秒內(nèi)完成，1秒捕獲，10秒校正，10秒鎖緊。樣品轉(zhuǎn)移任務(wù)接口多，環(huán)節(jié)多，過程復(fù)雜。

　　嫦娥五號(hào)探測(cè)器副總設(shè)計(jì)師查學(xué)雷說，“軌道器對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)從無到有，歷經(jīng)了10年的研發(fā)、制造與測(cè)試之路，到最后以‘堅(jiān)實(shí)臂膀’迎接上升器，溫和轉(zhuǎn)移了樣品容器，成就嫦娥五號(hào)樣品返回中極為重要的一環(huán)?！?/p>

　　世界首次月球軌道無人交會(huì)對(duì)接中，從啟動(dòng)開始到交會(huì)對(duì)接，全部采用自動(dòng)控制。對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移分系統(tǒng)副主任師劉仲說，為保證任務(wù)順利完成，團(tuán)隊(duì)做了35項(xiàng)故障預(yù)案，但一項(xiàng)都沒有用上，這就是最好的結(jié)果。(完)