微波雷達引導嫦娥五號實現“太空牽手”

嫦娥五號月球採樣返回，是我國航天領域迄今爲止最複雜、難度最高的任務。6日，中國航天科工集團有限公司第二研究院25所研製的嫦娥五號交會對接微波雷達，作爲中遠距離測量的唯一手段，成功引導首次月球軌道無人交會對接。該對接技術是任務中“四大關鍵技術”之一，更是中國首次乃至人類首次的技術創新。此次關鍵任務的核心產品――交會對接微波雷達，在全世界的目光中，表現完美。

給嫦娥五號裝上微波雷達“千里眼”

25所研製的微波雷達是成對產品，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100公里時，微波雷達開始工作，不斷提供兩航天器之間的相對運動參數，並進行雙向空空通信，軌道器和上升器會根據雷達提供的信號調整飛行姿態，直至軌道器上的對接機構捕獲、鎖定上升器。這個過程中，微波雷達就像軌道器和上升器上的“眼睛”，讓它們能互相“看到”對方位置。

據微波雷達總工程師孫武介紹，在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25所微波雷達，實現了五戰五捷的佳績。

但此次在距離地球38萬公里之外的月球軌道開展交會對接，難度與此前不可同日而語。“與近地軌道相比，月球軌道沒有衛星導航等服務，微波通信是中遠距離的唯一手段。而且月軌環境更復雜，要克服月球引力影響，所以對微波雷達提出更爲苛刻的要求。爲此，25所攻克了相位干涉儀測角、大寬角度測量等關鍵技術。”孫武說。

因嫦娥五號的軌道器和上升器體量相差巨大，二者的交會對接是“大追小”的複雜受力過程。要實現二者“手拉手”，對微波雷達的測角精度要求更高。

微波雷達項目的主任設計師賀中琴介紹，微波雷達主要作用在100公里到20米的中遠程範圍，精度的提高使得兩個航天器距離20米時，上升器對接機構的鎖定圓面，半徑縮小好幾釐米，大幅提升了精準對接的勝算。

此外，上升器在落月時難免形成揚塵，這些干擾將會嚴重降低測角精度。爲確保安全度過月球之旅，25所設計師在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’，就不會被灰塵干擾。”青年設計師紀博解釋說。

微波雷達“減肥”數公斤並增添“順風耳”功能

孫武說：“我們爲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，實現了遙控指令和遙測參數在航天器之間的雙向傳輸，使得軌道器與上升器之間可以進行“溝通對話”。

“以前就像老師上課點名，雷達發消息，應答機答‘到’。但現在不僅要點名，雷達和應答機之間還要負責上升器和軌道器之間的信息傳遞。”賀中琴說。

此前，“天舟”“天宮”交會對接所使用的微波雷達已實現減重一半，這次嫦娥五號任務，微波雷達再次“減肥”數公斤。

“這相當於月壤採樣重量的2倍，哪怕一克的重量減輕，對月壤採樣任務的意義，都是巨大的。”孫武說。

25所此次微波雷達在對接過程中的完美表現，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。“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。”賀中琴透露，“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。”

此次，我國首次在地外天體實現無人交會對接技術。在交會對接微波雷達引導下，嫦娥五號成功實現“太空牽手”。孫武心情激動：“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。”（詹媛）