微波雷達引導嫦娥五號實現“太空牽手”

來源 : 國務院

發布時間 : 2020-12-07

嫦娥五號月球采樣返回,是我國航天領域迄今為止最復雜、難度最高的任務。6日,中國航天科工集團有限公司第二研究院25所研制的嫦娥五號交會對接微波雷達,作為中遠距離測量的唯一手段,成功引導首次月球軌道無人交會對接。該對接技術是任務中“四大關鍵技術”之一,更是中國首次乃至人類首次的技術創新。此次關鍵任務的核心產品——交會對接微波雷達,在全世界的目光中,表現完美。

給嫦娥五號裝上微波雷達“千里眼”

25所研制的微波雷達是成對產品,由雷達主機和應答機組成,分別安裝在嫦娥五號探測器的軌道器和上升器上。當軌道器、上升器相距約100公里時,微波雷達開始工作,不斷提供兩航天器之間的相對運動參數,并進行雙向空空通信,軌道器和上升器會根據雷達提供的信號調整飛行姿態,直至軌道器上的對接機構捕獲、鎖定上升器。這個過程中,微波雷達就像軌道器和上升器上的“眼睛”,讓它們能互相“看到”對方位置。

據微波雷達總工程師孫武介紹,在此前的載人航天工程任務中,我國航天器在近地軌道進行過多次交會對接,都應用了25所微波雷達,實現了五戰五捷的佳績。

但此次在距離地球38萬公里之外的月球軌道開展交會對接,難度與此前不可同日而語。“與近地軌道相比,月球軌道沒有衛星導航等服務,微波通信是中遠距離的唯一手段。而且月軌環境更復雜,要克服月球引力影響,所以對微波雷達提出更為苛刻的要求。為此,25所攻克了相位干涉儀測角、大寬角度測量等關鍵技術。”孫武說。

因嫦娥五號的軌道器和上升器體量相差巨大,二者的交會對接是“大追小”的復雜受力過程。要實現二者“手拉手”,對微波雷達的測角精度要求更高。

微波雷達項目的主任設計師賀中琴介紹,微波雷達主要作用在100公里到20米的中遠程范圍,精度的提高使得兩個航天器距離20米時,上升器對接機構的鎖定圓面,半徑縮小好幾厘米,大幅提升了精準對接的勝算。

此外,上升器在落月時難免形成揚塵,這些干擾將會嚴重降低測角精度。為確保安全度過月球之旅,25所設計師在應答機上安裝了特殊材料的防塵罩,“就像給‘千里眼’戴上了‘護目鏡’,‘嫦娥’的這雙‘千里眼’,就不會被灰塵干擾。”青年設計師紀博解釋說。

微波雷達“減肥”數公斤并增添“順風耳”功能

孫武說:“我們為這次交會對接打造的不僅是‘千里眼’,還是‘順風耳’,升級后的它更小巧、更強大、更可靠。”

微波雷達在保證交會對接測量“本職工作”的同時,實現了遙控指令和遙測參數在航天器之間的雙向傳輸,使得軌道器與上升器之間可以進行“溝通對話”。

“以前就像老師上課點名,雷達發消息,應答機答‘到’。但現在不僅要點名,雷達和應答機之間還要負責上升器和軌道器之間的信息傳遞。”賀中琴說。

此前,“天舟”“天宮”交會對接所使用的微波雷達已實現減重一半,這次嫦娥五號任務,微波雷達再次“減肥”數公斤。

“這相當于月壤采樣重量的2倍,哪怕一克的重量減輕,對月壤采樣任務的意義,都是巨大的。”孫武說。

25所此次微波雷達在對接過程中的完美表現,也是孫武團隊對產品質量“零缺陷”的堅持,對“一次成功”的詮釋。“經過七項單機試驗、三項分系統試驗和五項系統試驗的充分驗證,我們和它都做好了充分的準備。”賀中琴透露,“針對月球軌道的特殊應用,與前幾次相比增加了抗月塵試驗、抗干擾試驗和交會對接無線兼容試驗驗證,它的表現很好。”

此次,我國首次在地外天體實現無人交會對接技術。在交會對接微波雷達引導下,嫦娥五號成功實現“太空牽手”。孫武心情激動:“我們已整裝待發,向月球進發!向更遙遠的深空進發!向更廣闊的領域進發。”(記者 詹媛)

 

 



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