首次跨越38万公里交会对接 微波雷达助嫦娥五号“太空牵手”

2020年12月06日 06:33:31 | 来源:中国新闻网

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  12月6日,嫦娥五号探测器成功完成中国首次月球轨道无人交会对接。由中国航天科工集团有限公司研制的嫦娥五号交会对接微波雷达,作为探测器在月球轨道中远距离测量的唯一手段,成功引导嫦娥五号实现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。

  看得清 更精准

  嫦娥五号交会对接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100千米时,微波雷达开始工作,不断为导航控制分系统提供两个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进行转移。

  中国航天科工集团二院25所交会对接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,中国航天器在近地轨道进行过多次交会对接,都应用了航天科工的微波雷达。五战五捷的表现足以证明,中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,微波雷达团队攻克了相位干涉仪测角、大宽角度测量等关键技术。”孙武说。

  此外,装有对接用应答机的上升器在落月时难免形成扬尘,这些肉眼不可见的月尘干扰将会严重降低测角精度。为确保安全度过月球之旅,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’。”25所青年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。

  会说话 更可靠

  “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。” 孙武说。

  微波雷达在保证交会对接测量“本职工作”的同时,还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。”25所微波雷达项目主任设计师贺中琴说。

  在此前“天舟”、“天宫”交会对接中,25所研制的微波雷达已经实现减重一半,这次嫦娥五号任务,微波雷达再进一步开展轻量化的改进。“交会对接雷达减去的重量比月壤采样重量还高,哪怕一克的重量减轻,对月壤采样任务的意义都是巨大的。”孙武感慨道。

  中国航天科工交会对接微波雷达在月球轨道的“完美表现”,见证了中国首次在地外天体实现无人交会对接技术。孙武表示,微波雷达的每一步成长记录、每一帧拍照留存,都实现了百分百的过程可追溯;反复的测试迭代和全覆盖的试验验证,确保产品功能、性能的万无一失。

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