微波雷達助力嫦娥五號軌道器和上升器“太空牽手” |
送交者: 一劍破天 2020年12月06日17:36:18 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
嫦娥五號月球採樣返回,是我國航天領域迄今為止最複雜、難度最高的任務。 由中國航天科工集團有限公司研製的嫦娥五號交會對接微波雷達,作為探測器在月球軌道中遠距離測量的唯一手段,成功引導探測器實現首次月球軌道無人交會對接。 該對接技術是嫦娥五號任務中“四大關鍵技術”之一。 看得清,更精準 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探測器的軌道器和上升器上。 當軌道器、上升器相距約100km時,微波雷達開始工作,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,並進行雙向空空通信,兩航天器根據雷達提供信號調整飛行姿態,直至軌道器上的對接機構捕獲、鎖定上升器。隨後,上升器中的月壤樣品和容器轉移。 中國航天科工二院25所交會對接微波雷達總工程師孫武介紹,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,都應用了航天科工的微波雷達,五戰五捷的表現足以證明我國已經成功掌握交會對接技術。 但不同的是,這次是在距離38萬公里之外的月球軌道,難度更大。 “與近地軌道相比,月球軌道沒有衛星導航等服務資源,微波通信是中遠距離的唯一手段。月軌環境更複雜,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。”孫武重點強調了微波雷達產品應對月球軌道環境的新變化。 其中對於大寬角度的精確測量,孫武帶領團隊着實下了一番大功夫。 因嫦娥五號的軌道器和上升器交會對接, 是體量相差巨大的“大追小”複雜受力過程,採用了抱爪式的弱撞擊對接機構。 這樣一來,需要微波雷達的測角精度更高。 “我們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。”微波雷達項目主任設計師賀中琴介紹說。 此外,裝有對接用應答機的上升器在落月時難免形成揚塵,這些肉眼不可見的月塵干擾將會嚴重降低測角精度。 為確保安全度過月球之旅,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’,就不會變成‘近視眼’,甚至‘全盲’了。”青年設計師紀博已經是第二次參與交會對接任務,說起自己的產品,她自豪與興奮地打起了比方。 會說話,更可靠 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’,升級後的它更小巧、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,升級了航天器之間雙向空空通信的“第二職業”,從雷達與應答機之間“一問一答”的傳輸方式,升級至軌道器與上升器之間的“溝通對話”,實現了遙控指令和遙測參數的雙向傳輸。 “以前就像老師上課點名,雷達發消息,應答機答‘到’。而現在它們不僅自己要通話,還要負責上升器和軌道器之間的信息傳遞。”賀中琴說。 同時,在此前“天舟”、“天宮”交會對接微波雷達已經實現減重一半的基礎上,這次再進一步開展了輕量化的改進。 “交會對接雷達減去的重量比月壤採樣重量還高, 哪怕一克的重量減輕,對月壤採樣任務的意義都是巨大的。” 孫武感慨。 此次微波雷達在首次地外天體軌道對接過程中的完美表現,與之前載人航天工程的那五次任務一樣,毫無懸念、毫無差錯。這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。 每一步的成長記錄、每一幀的拍照留存,實現了百分百的過程可追溯;反覆的測試迭代和全覆蓋的試驗驗證,確保產品功能、性能的方方面面萬無一失。 “這沒有捷徑,‘固化兩頭,嚴控過程’是最有效的辦法。” 孫武說,“任務不完成,‘雙想’不停止。只要一天還沒發射,我們就要不斷‘預想’、仔細‘回想’。” “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。”臨近執行任務的那段日子,賀中琴很是興奮。 她透露,“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。” 對賀中琴來說,微波雷達就像自己的孩子,出征前,她充滿了信心,也充滿了期待。 “絕不把任何一點疑惑、缺陷帶上太空”,這才是零缺陷的可靠產品。 中國航天科工交會對接微波雷達在月球軌道的完美表現,見證了我國首次在地外天體實現無人交會對接技術。 正如孫武所說,“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!” |
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