中國嫦娥五號完成月軌交會對接及在軌樣品轉移

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科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2020年12月7日

圖、中國嫦娥五號完成月軌交會對接及在軌樣品轉移

中國嫦娥五號完成月球採樣後，並準備返回地球作業，首先2020年12 月6 日5 時42 分，嫦娥五號上升器成功與軌道器返回器組合體交會對接，並於6 時12 分將月球樣品容器安全轉移至返回器中，完成中國首次月球軌道交會對接。據專家介紹，從上升器進入環月飛行軌道開始，通過遠程導引和近程自主控制，軌道器返回器組合體逐步靠近上升器，以抱爪的方式捕獲上升器，完成交會對接。

接著，12 時35 分，嫦娥五號軌道器組合器與上升器成功分離，進入環月等待階段，準備擇機返回地球。

交會對接使用微波雷達被比喻為“千里眼”結合“順風耳”，是此次任務中十分關鍵技術，由中國航天科工集團有限公司研製，引導探測器在月球軌道中遠距離測量的唯一手段。

月球軌道微波雷達是一組成對產品，由雷達主機和應答機組成，分別安裝在嫦娥五號的軌道器和上升器上。當軌道器、上升器相距100 公里左右時，微波雷達就會開始工作，並不斷為導航控制分系統提供兩航天器之間的相對運動參數，同時進行雙向空空通信。兩部航天器則會根據雷達提供的信號去調整飛行姿態，直至軌道器上的對接機構捕獲、鎖定上升器。之後，上升器中的月壤樣品和容器轉移。

其實，該微波雷達曾應用於近地軌道的多次交會對接。但此次要克服月球引力影響，所以自動交會對接對微波雷達提出的要求極為苛刻。為此，微波雷達團隊攻克了相位干涉儀測角、大寬角度測量等關鍵技術。

另外，嫦娥五號軌道器和上升器交互對接採用的抱爪式對接機構，需要更高的微波雷達測角精度。因此採用了創新的誤差補償算法，進一步提高了微波雷達的測角精度，大幅提升了精準對接的勝算。

此外，為避免裝有對接應答機的上升器在落月時形成的月塵對測角精度造成乾擾，航天科工為應答機安裝了特殊材料的防塵罩，如同護目鏡般不致變成近視眼或全盲眼。

除保證交會對接的測量工作，微波雷達還將航天器間的通信方式升級為雙向空空通信，使軌道器與上升器能夠“溝通對話”，實現遙控指令和遙測參數的雙向傳輸。

同時，為交會對接微波雷達再次進行輕量化改進，減去的重量比月壤採樣重量還高，對月壤採樣任務的意義，都是巨大的。

另一設計特色就是抱爪式對接機構與樣品轉移機構，由中國航天科技集團八院研製，藉由增加連桿棘爪式轉移機構，實現了對接與自動轉移功能的一體化。探測器採用由3 套K 形抱爪構成的對接機構，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，就可以實現兩器的緊密連接。

軌道器和上升器對接完成後，需要將上升器中裝有月壤樣品的容器轉移到返回器中。此過程，連桿棘爪式轉移機構利用2 套倒三角形構型的棘爪，通過4 次伸縮，使得容器逐漸移動到返回器中，相連後就只能單方向傳遞，只能前進不能後退。

後續，嫦娥五號軌道器和返回器組合體將與上升器分離擇機返回地球。(868字；圖1)

Youtube視頻：中國首次實現月球軌道交會對接嫦娥五號完成在軌樣品轉移

[後續報導]
2020.12.8--「嫦娥五號」探測器於12月17日凌晨自月球返回並帶回2公斤土壤樣品，於蒙古安全著陸，讓中國大陸成為繼美國與俄羅斯之後，將月球土壤樣本帶回來的第三個國家。「嫦娥五號」從11月24日從海南島發射，經過23天的歷程，包括地月轉移、近月制動、環月飛行、月面著陸、自動採樣、月面起飛、月軌交會對接、再入返回地球等過程，「嫦娥五號」終於完成採集月球土壤任務。

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