没有卫星导航,嫦娥五号如何实现的精准对接,创造奇迹靠什么?

昨夜今晨,嫦娥五号完成了里程碑式的重要任务,在距离地球38万公里的月球轨道成功实现了飞行器精准对接。上升器和轨返组合成功交会,并且已经完成了样本转移任务,接下来等待时机返回地球就可以了。那么在没有卫星导航资源支持,和地球控制中心有2秒左右通信时延的情况下,它是如何做到的呢?


没有卫星导航,嫦娥五号如何实现的精准对接,创造奇迹靠什么?

首次月球轨道对接,特制微波雷达立大功

对接技术是嫦娥五号任务中“四大关键技术”之一,而最为关键的是在没有卫星导航支持的情况下,科学家们为其特别研制了微波雷达装置,作为对接任务测量对准的唯一手段。为什么说特别呢?

因为,虽然我们在之前的“天舟”、“天宫”对接活动中也使用了该项技术,但是那时是在地球轨道,即有卫星导航,通信保障手段也较多。而月球轨道交会之所以特殊,主要是引力环境与地球轨道不同。


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激光雷达技术虽然有以前“五战五捷”辉煌岁月,但是还需要克服很多问题。

首先,就是轻量化的“减肥”就意味着要更小的体积来实现更多的功能。对接微波雷达是一组成对产品,由雷达主机和应答机组成,分别安装在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上。我们知道上升器是要登陆到月球的,少1克重量,就能多1克有效载荷。此前“天舟”、“天宫”交会对接任务中,我们的微波雷达已经减重了一半,现在它为了嫦娥五号任务还得继续“减肥”。


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其次,因为上升器要落月,那些扬尘和月球表面的超微灰尘,就有可能严重干扰或者降低测角精度,科学家们为了确保它们安全度过月球之旅,在应答机上安装了特殊材料的防尘罩。

“就像给‘千里眼’戴上了‘护目镜’,‘嫦娥’的这双‘千里眼’,就不会变成‘近视眼’,甚至‘全盲’。”25所青年设计师纪博已经是第二次参与交会对接任务,说起自己的产品,她自豪与兴奋地打起了比方。


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最后,科学家还让微波雷达承担了更多的任务。

“我们为这次交会对接打造的,不仅是‘千里眼’,还是‘顺风耳’,升级后的它更小巧、更强大、更可靠。” 孙武说。

原来其不仅承担保障交会对接的测量任务,还为上升器和轨道器之间的信息传递提供信道。

从雷达与应答机之间“一问一答”的传输方式,升级至轨道器与上升器之间的“沟通对话”,实现了遥控指令和遥测参数的双向传输。

就像运动会上传递接力棒,两个运动员相互对话:

甲:左手臂放到背后,大约6点钟方向。

乙:好的,已经放好了。

甲:那我给你传递接力棒,3,2,1……

乙:好,我接,3,2,1……

现在相当于这两位运动员的眼睛、嘴巴、手臂在一起交互。


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嫦娥五号探月,为探测火星等更多任务提供技术预演

微波雷达团队针对月球轨道已经探测器的特征,对微波雷达进行了技术改造,攻克了相位干涉仪测角、大宽角度测量等关键技术,实现了自动交会极为苛刻要求,并且创新的实现了的“千里眼”、“顺风耳”的双向通信。


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当轨返组合和上升器在月球轨道相距约100千米时,微波雷达开始工作,不断为导航控制分系统提供两个航天器之间的相对运动参数,并进行双向空空通信。两个航天器根据雷达提供信号调整飞行姿态,直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。随后,上升器中的月壤样品和容器进行转移。

未来,我国建造的国际空间站,建立月球研究基地,探索火星,向更多行星进发,都需要更多的技术支持,对技术的要求也更加苛刻。为此我们的科学家为了艰苦奋斗。


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据悉,此次使用的微波雷达在研制过程中,可追溯任意一个环节,每一个数据都多次分析:

“每一步成长记录、每一帧拍照留存,都实现了百分百的过程可追溯;反复的测试迭代和全覆盖的试验验证,确保产品功能、性能的万无一失。”

正是这样严谨与坚韧的科学家精神,让我们不断进步,不断实现一个个激动人心的时刻。在此,深表感谢。


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页面更新:2024-05-19

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