完美的“拥抱”

升降舵和返回轨道器的装配完成了会合和对接。新华通讯社

与立管分离的轨道返回组件模拟图。新华通讯社

记者从国家航天局获悉，12月6日5时42分，嫦娥五号上升管成功与轨道飞行器返回器组件交会对接，月球样品容器于6时12分安全转移至返回器。这是中国航天器首次实现月球轨道交会对接。

据专家介绍，从升空进入绕月轨道开始，通过远距离引导和短程自主控制，轨道飞行器返回舱组件逐渐接近升空，并通过抓爪捕捉升空完成交会对接。

12月6日12时35分，嫦娥五号轨道飞行器返回舱组件成功脱离上升管，进入绕月等待阶段，准备借机返回地球。

嫦娥五号月球轨道交通对接的幕后

12月6日凌晨，嫦娥五号升降舵成功与返回舱组件交会对接，安全将月球样品容器转移至返回舱。这是中国航天器首次实现月球轨道交会对接。其中，轨道飞行器返回舱组件通过远程制导和近程自主控制，逐渐靠近升降舵，以爪形方式捕获升降舵，完成交会对接。那么，什么是“抓爪方式”？这次交会对接有哪些亮点？

设计理念世界第一

“抓爪机构具有重量轻、抓取可靠、结构简单、对接精度高等优点。因此，我们在嫦娥五号上采用了爪式对接机构，通过增加连杆棘爪传递机构，实现了对接和自动传递功能的一体化。这些设计理念世界第一。中国航天科技集团公司嫦娥五号探测器副司令张玉华说。

“所谓爪，形象地说，就像是我们手中握着棍子的动作。如果我们向两个方向用力，我们就可以把棍子牢牢地握在手中。”中国航天科工集团第八研究院嫦娥五号卫星副总技术官胡振宇介绍说，探测器采用的对接机构由三套K形卡环组成。当升降器靠近时，只需对准连接面上的三根连杆，拧紧卡环，即可实现两个装置之间的紧密连接。

捕捉、折叠、转移，看似简单的过程，在38万公里外高速运行的飞机上实现，就没那么简单了。

“月球轨道相对于地球轨道有延迟，时间走廊小。这就要求非常高的时效性，必须一次完成对接和转接任务。”中国航天科工集团第八研究院对接机构和样品转移子系统技术负责人刘忠解释说:“整个对接过程要在21秒内完成，捕捉1秒，校正10秒，锁定10秒。为此，我们制定了35个故障计划，从开始到交会对接，全部采用自动控制。”

“对接助手”可靠而强大

这次，中国航天科工二院25所研制的嫦娥五号交会对接微波雷达，成功地指导了嫦娥五号作为中远程测量“助手”的交会对接任务。

微波雷达是由雷达主机和应答机组成的一对产品，安装在嫦娥五号的轨道器和立管上。当轨道飞行器与升降舵之间的距离约为100公里时，微波雷达开始工作，为导航控制子系统提供两个航天器之间的相对运动参数，并进行双向通信。两艘飞船根据雷达信号调整飞行姿态，直到轨道飞行器上的对接机构捕获并锁定升降舵。随后，立管中的月球土壤样本被转移到返回器。

交会对接微波雷达总工程师孙武介绍说，在以往的任务中，中国航天器曾多次在近地轨道交会对接，均应用了微波雷达。优异的性能证明中国已经成功掌握了交会对接技术。但不同的是这次交会对接是在38万公里外的月球轨道上，难度更大。

“与近地轨道相比，月球轨道环境更加复杂，需要克服月球引力的影响，因此自动交会对接对微波雷达的要求极其严格。为此，开发团队攻克了一系列关键技术。”孙武说。

嫦娥五号轨道飞行器与立管交会对接是一个体积相差巨大的“追小”复杂受力过程，对微波雷达测角精度要求较高。微波雷达项目总设计师贺介绍，微波雷达主要用于100公里到20米的中远程，精度的提高大大提高了精确对接的几率。

此外，装有对接转发器的立管在落月时不可避免地会形成灰尘，严重影响测角精度。

为了确保安全的月球之旅，设计者在答录机上安装了一个由特殊材料制成的防尘罩。“就像戴护目镜一样，嫦娥的‘千里眼’不会变成近视。来自25个研究所的设计师季波说。

减轻每克体重意义重大

事实上，25个研究小组为这次交会对接建造的微波雷达，不仅是“千里眼”，也是“千里眼”。升级后更小更强更可靠。

微波雷达在保证交会对接测量“任务”的同时，还发展了航天器间双向空空通信的“第二职业”，从雷达与应答机之间“一问一答”的传输模式升级为轨道器与立管之间“通信对话”，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，应答机接。现在，他们还负责升降舵和轨道飞行器之间的信息传输。”他对钟琴说。

同时在之前交会对接微波雷达减少一半的基础上，这次又做了进一步的改进。"每克的减重对五号任务意义重大."孙武说。

“太空摄影师”背后的“硬核大片”

6日6时，在38万公里外的绕月轨道上，飞船上的镜头清晰地记录了嫦娥五号上升管携带的月球土样与轨道返回组合的交会对接过程。这款“硬核大片”背后的摄影师泰空是由中国航天科工集团第八研究院控制研究所研制的红外和可见光双光谱监视相机。

据第八医院控制研究所光学导航专家郑介绍，该相机主要记录嫦娥五号轨道飞行器与立管的交会对接过程，以及轨道飞行器与着陆器/立管组合和支撑舱的分离过程，集成了红外和可见光成像。红外和可见光传感器通过各自的光学镜头采集图像数据，并可以根据遥控指令的要求在六种拍摄模式之间自由切换，从而分别或同时实现红外和可见光成像。

“相当于在普通相机上加了一个夜视装置。即使交会对接过程发生在月球背面，不接收太阳光，我们也可以通过红外摄像头记录整个过程，确保在全天时、全光照条件下记录交会对接过程。”郑对说道。

可见光谱分辨率达到2048×2048，红外光谱分辨率达到640×480。在此基础上同时实现红外和可见光成像，给地球上的观众带来高清视觉体验。