嫦娥五號秘籍：兩噸多的胖小伙如何“追上”小姑娘

嫦娥五號上升器與軌道器和返回器組合體交會對接效果圖。中國航天科技集團八院供圖

12月6日5時42分，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接，并于6時12分將樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中。這是我國首次實現(xiàn)月球軌道交會對接，也是跨越38萬公里的首次“太空牽手”。

在環(huán)月軌道運行的嫦娥五號軌道器和返回器組合體，體重達2.3噸左右，如何和體重僅有400公斤左右的上升器成功“牽手”？來看嫦娥五號探測器的專屬秘籍。

最緊要的是耐心——等待

12月1日，嫦娥五號著陸器和上升器組合體（以下稱“著上組合體”），與軌道器和返回器組合體（以下稱“軌返組合體”）分離，順利落月，開展“挖土”和封裝工作。

與此同時，軌返組合體則在環(huán)月軌道上繼續(xù)飛行，安靜、耐心地等待與裝載月壤的上升器再次見面。

重達2.3噸的小胖子——軌返組合體一邊數(shù)著星星，一邊算著與上升器再次見面的日子，在兩天時間內(nèi)完成4次調(diào)相控制，在月球圓形軌道上“哼哧哼哧”地完成長跑。

胖小伙很有耐心，在與上升器再次見面前， 作好最充分的準(zhǔn)備，力爭以最帥氣的姿態(tài)等待上升器的到來。

最巧妙的是溝通——靈犀

體重有800公斤左右的小姑娘——上升器在上升過程中成功“瘦身”到400公斤左右，以更苗條的身姿沖入環(huán)月橢圓軌道。

小姑娘通過與軌返組合體之間巧妙的溝通方式——遠程導(dǎo)引，進行4次軌道控制，進入環(huán)月圓軌道上，在預(yù)定的交班點，停留在軌返組合體前方50公里處。

在進入到交班點后的4個小時，軌返組合體就開始用更加親近的溝通方式——近程導(dǎo)引與上升器進行溝通，雙方通過自己攜帶的敏感器，即微波雷達互換信息，軌返組合體開始主動向上升器靠近。

最需要的是心態(tài)——冷靜

看到心儀的對象出現(xiàn)時，小胖子——軌返組合體有些激動，但仍竭力讓自己冷靜下來，分步驟、分階段地向上升器靠攏。

軌返組合體為自己設(shè)置了4個停泊點，分別來觀察自己與上升器的姿態(tài)和狀態(tài)，是否一切是按照預(yù)期方案進行，50公里、5公里、1公里、100米，每一次停泊觀察，都是對最終靠近時間和地點的精確把握。

越到最后，軌返組合體反而更加冷靜，飛快進行精準(zhǔn)計算和調(diào)整。

最重要的是積累——實力

小胖子能有如今冷靜精準(zhǔn)的判斷，來源于中國航天在交會對接方面的深厚積累。據(jù)中國航天科技集團五院專家介紹，在中國太空探索的歷程中，近地軌道交會對接技術(shù)正在快速發(fā)展——

2012年6月，神舟九號與天宮一號對接成功，標(biāo)志著我國首次載人交會對接任務(wù)的成功；2013年6月，神舟十號與天宮一號順利進行了一次自動交會對接和一次航天員手控交會對接……

這些都標(biāo)志著我國近地軌道交會對接技術(shù)的成熟。飛船是在近地軌道上完成與空間站的交會對接，通信距離相對較近，并且能夠得到導(dǎo)航衛(wèi)星的定位幫助，地面控制的精度更高。

而這一次，嫦娥五號軌返組合體要在距離地球38萬公里的環(huán)月軌道上“追逐”上升器，這就對控制系統(tǒng)提出了更高的要求，軌道返回組合體要能夠適應(yīng)更大的偏差，在沒有任何干預(yù)的情況下全自主地做出向“心儀對象”靠近的各個決策，這不僅是國內(nèi)首次，也是國際首次。

最牢靠的是細節(jié)——細致

載人飛船與空間站交會對接，是在近地軌道上采用撞擊式的方法完成，此次小胖子卻要采用更加浪漫的方式，與上升器“牽手”對接。

軌返組合體身上安裝了3個對接機構(gòu)主動件，又稱為“抱爪”，在運動過程中完全貼近上升器，主動用“抱爪”緊扣上升器身上的對接機構(gòu)被動件，將上升器“拉入懷中”，完成這次親密的“抱緊式”交會對接。

軌返組合體重達2.3噸，在運行過程中稍有不慎就會將身姿輕盈的上升器“撞飛”，這需要小胖子對于速度、位置都有極為細致的把握，對微重力環(huán)境、熱環(huán)境等有極為細心的考慮，用極高的控制精度來保證任務(wù)的完成。

五院專家表示，不僅交會對接的過程精巧細致，交會對接的產(chǎn)品設(shè)計也極為精密。在多器之間月球樣品的通暢轉(zhuǎn)移，對各分系統(tǒng)的設(shè)計精度、裝配精度和制造精度提出了更高的要求，在進行指標(biāo)分配時，裝配精度要達到毫米級，制造精度要達到微米級。

為此，五院總體設(shè)計部研制團隊要攻克裝配環(huán)節(jié)多、精度測量難、精度調(diào)整要求高等難關(guān)。僅以樣品艙的艙蓋為例，產(chǎn)品經(jīng)歷了總體設(shè)計部機構(gòu)分系統(tǒng)團隊的8年打磨，堪稱嫦娥五號探測器的“終極藏寶箱”。

現(xiàn)在，兩噸多重的胖小伙兒已經(jīng)追上了心儀的小姑娘。后續(xù)，讓我們一起期待嫦娥五號探測器攜帶月球“土特產(chǎn)”重新回到地球的懷抱。

張宇 中青報·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源：中國青年報