青年报·青春上海记者 郭颖/文 通讯员 王玓瑭 新华社/图 央视新闻/视频

2020年11月24日4时30分，我国在文昌发射场用长征五号运载火箭，成功将嫦娥五号探测器送入预定轨道，发射任务取得圆满成功！这是我国探月工程“绕落回”三期任务的收官之战，将实现我国首次月球无人采样返回。

 将实现人类首次月球轨道无人自动交会对接 

中国航天科技集团有限公司八院承担了长征五号助推器和嫦娥五号轨道器的研制任务。4个助推器提供了长征五号起飞90%的推力。轨道器作为主动飞行器将承担地月往返运输、月球轨道交会对接、样品容器转移等任务，将实现人类首次月球轨道无人自动交会对接和样品转移、我国首次深空环境多次分离、首次月地转移入射等。

发射升空后，嫦娥五号轨道器携带着陆器、上升器以及返回器完成地月转移、中途修正和近月制动。进入环月轨道后，轨道器与着陆上升组合体分离，携带返回器留轨。之后，轨道器将与从月面起飞的上升器进行主动交会对接，完成人类首次月球轨道自动交会对接任务，并将上升器携带的样品容器转移至返回器；与对接舱、上升器组合体分离后，轨道器将携带返回器进入月地转移轨道，在距离地球5000km处将返回器分离，并保证其再入初始条件。

嫦娥五号轨道器作为地月往返运输器，其工作贯穿整个探测任务始终，在技术上呈现“三多”的特点：飞行阶段多——轨道器参与运载发射、地月转移、近月制动、环月运行、月面下降、月面工作、月面上升、交会对接、环月等待、月地转移和再入回收等探测器系统11个飞行阶段中的8个阶段，史无前例；器间状态多——轨道器在飞行过程中有6种组合体状态，承担器间分离、交会对接与样品转移等关键任务，多种组合体飞行状态，器间接口复杂，轨道器任务过程要经历多次的变轨和姿态调整，轨道飞行、姿态控制难度大，机、电、热接口可靠性要求高；分离次数多——轨道器要顺利完成地月转移，并将装有样品容器的返回器带回地球，整个过程涉及5次分离，包括与火箭分离、与着陆上升组合体分离、与支撑舱分离、与对接舱上升器组合体分离、与返回器分离，在轨分离次数多，分离环境复杂，系统设计难度极大。

为此八院嫦娥五号研制团队成功突破了高可靠连接分离技术、月球轨道对接与样品转移技术、总体优化与结构轻量化技术、分布式综合电子技术等关键技术，攻克了抱爪式对接机构、连杆棘爪式转移机构等研制和地面试验难题，为后续月球探测和深空探测任务奠定扎实基础。

 “太空邮差”是这样练成的 

作为探月三期的收官之战，嫦娥五号将刷新人类无人月球采样返回任务新纪录。而轨道器作为贯穿任务全过程的核心产品，是名副其实的“太空邮差”——它将在相距38万公里的地球和月球之间，构建起一条太空“物流”的特殊通道，既承担地月往返运输的任务，将乘客安全地送往目的地，同时又要在太空中稳妥地完成货品的“接收”“装箱”，将珍贵的月壤投送回地球。

“在整个任务过程中，轨道器在轨共有5次分离，6种组合体状态，承担地月往返运输、器间分离、交会对接与样品转移等关键任务，是目前最复杂的空间飞行器之一。”中国航天科技集团八院嫦娥五号探测器副总设计师查学雷介绍。针对整个任务飞行状态多、器间接口多、工作模式多、技术攻关难、地面验证难以及运载与发射场新“三多、两难、一新”特点，研制团队突破了多项关键技术。

比方说，嫦娥五号将在38万公里外实施世界首次月球轨道自动无人交会对接与样品转移。对接机构中的运动位置精度和对中性是影响样品容器转移的关键，对接精度要求达到毫米级。

为了解决这一难题，中国航天科技集团八院研制团队创造性地研制出了抱爪式对接机构，配合采用棘爪式转移机构，在自动无人交会对接的同时实现样品容器的自动转移，这一技术是世界首创。

“抱爪机构具有重量轻、捕获可靠、结构简单、对接精度高等优点。”中国航天科技集团有限公司八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花介绍说。

“所谓的抱爪，其实形象地说，就像我们手握棍子的动作，两个方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。”嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇介绍。探测器采用的对接机构就是由3套K形抱爪构成的，当上升器靠近时，只要对准连接面上的3根连杆，将抱爪收紧，就可以实现两器的紧密连接。

而轨道器和上升器对接完成后，还要进行一个重要动作，就是将上升器上装有月壤的样品容器转移到返回器中。

此外，研制团队还构建了整机特性测试台、性能测试台、综合测试台、热真空试验台四大世界一流的地面测试系统，充分验证对接与样品转移机构地面试验的有效性。

值得一提的是，中科院上海技物所为嫦娥五号打造了“火眼金睛”。月球矿物光谱分析仪是探测器有效载荷之一，将对月球表面着陆采样区进行光谱探测和矿物组成分布分析。激光测距测速敏感器、激光三维成像敏感器是姿态控制（GNC）分系统的重要单机，是探测器能够成功软着陆月球表面的重要技术保障。激光测距测速敏感器将在探测器着陆月面时提供远程距离和速度信息，有望实现国际首次在月球探测器软着陆阶段使用激光多普勒测速技术进行三个正交方向速度测量。激光三维成像敏感器将在探测器悬停时提供月面着陆区的精确三维图像。

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编辑:梁文静

来源:青春上海News—24小时青年报