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

　　作者 鄭瑩瑩 郭超凱

　　北京時間12月17日凌晨，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品返回地球，中國首次月面自動采樣返回任務取得圓滿成功。在此過程中，由中國航天科技集團有限公司八院研制的軌道器，像“太空郵差”，護送嫦娥五號返回地球。

　　頭頂肚裝的“太空搬運工”

　　嫦娥五號探測器為四器組合體設計，由著陸器、上升器、軌道器、返回器4個部分組合而成。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，而軌道器的研制可謂“白手起家”。根據(jù)任務要求，自身1噸多的嫦娥五號軌道器，需要頭“頂”3.7噸的著陸上升組合體，肚“裝”3噸推進劑和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、對接與樣品轉(zhuǎn)移機構(gòu)和返回器，這也讓軌道器成為中國首個具有“大承載”“分離面多”等多個特點的月球探測飛行器。

　　為了達到構(gòu)型優(yōu)化與減重目標，總體、結(jié)構(gòu)、熱控等多個系統(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艙外承力筒大構(gòu)型的基礎上，創(chuàng)新性地提出了支撐艙、對接艙和推進儀器艙“三艙構(gòu)型方案”，實現(xiàn)“頭頂”和“肚中”載荷兩條路線獨立傳遞，極大提高了結(jié)構(gòu)承載效率；實現(xiàn)支撐艙、對接艙“專艙專用”“用后即拋”，為其后續(xù)任務騰出通道，又減輕了質(zhì)量，節(jié)約了推進劑。

　　勤勤懇懇的“行李轉(zhuǎn)運員”

　　嫦娥五號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力返回地球，必須通過“太空物流”的形式，將貨物送達。

　　而“太空物流”順暢與否，關鍵要看“交會對接”。國際空間站里，主要依靠對接機構(gòu)來實現(xiàn)更大噸位的飛行器組裝。載人航天使用的對接機構(gòu)學名叫異體同構(gòu)周邊式對接機構(gòu)，在對接后可形成一個通道，方便航天員在其中穿行。與載人航天對接機構(gòu)不同，嫦娥五號探測器采用抱爪式對接機構(gòu)，由3套K形抱爪構(gòu)成，當上升器靠近時，只要對準連接面上的3根連桿，將抱爪收緊，就可以實現(xiàn)兩器的緊密連接。

　　嫦娥五號取土歸來的途中，上升器和軌道器完成了首次月球軌道交會對接，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，迅速進入月地轉(zhuǎn)移軌道執(zhí)行隔空投送，將月壤樣品捎回藍色星球。

　　挑戰(zhàn)重重的“月軌換乘路”

　　這次“交會對接”有多難？嫦娥五號探測器副總指揮張玉花說，“世界首次月球軌道無人交會對接，可以說對此次任務成敗起到?jīng)Q定性作用”。她介紹，單從交會對接與樣品轉(zhuǎn)移任務來看，可靠性是要求最高的，因為整個過程只能一次成功，沒有第二次機會。為了保證它的可靠性，對接與樣品轉(zhuǎn)移機構(gòu)做了多重冗余，僅僅對接驗證試驗，地面就模擬了數(shù)千次。同時，月球軌道相對地球軌道有時延，時間走廊較小，對時效性要求非常高。環(huán)月軌道的交會對接任務需要在21秒內(nèi)完成，1秒捕獲，10秒校正，10秒鎖緊。樣品轉(zhuǎn)移任務接口多，環(huán)節(jié)多，過程復雜。

　　嫦娥五號探測器副總設計師查學雷說，“軌道器對接與樣品轉(zhuǎn)移機構(gòu)從無到有，歷經(jīng)了10年的研發(fā)、制造與測試之路，到最后以‘堅實臂膀’迎接上升器，溫和轉(zhuǎn)移了樣品容器，成就嫦娥五號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對接中，從啟動開始到交會對接，全部采用自動控制。對接與樣品轉(zhuǎn)移分系統(tǒng)副主任師劉仲說，為保證任務順利完成，團隊做了35項故障預案，但一項都沒有用上，這就是最好的結(jié)果。(完)