嫦娥五號|人類首次於月球軌道自動交會對接 當中用了甚麼科技?

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12月6日(周日)上午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,並將月球樣本容器安全轉移至返回器中。這是中國航天器首次實現月球軌道交會對接。

在嫦娥五號探月任務的諸多看點之中,人類首次月球軌道無人自動交會對接和樣本轉移無疑是最大的亮點之一。本文將為大家介紹當中使用的科技。

嫦娥五號上升器成功與軌道器返回器組合體交會對接(點圖放大):

嫦娥五號實現人類首次月球軌道無人自動交會對接和樣本轉移。雖同名「交會對接」,但嫦娥五號採用的對接方式與我們所熟悉的載人航天採用的對接方式有很大的區別。

載人航天使用的對接機構在對接後可形成一個80厘米左右的通道,方便太空人在其中穿行。而與近地軌道的任務不同,月球探測對探測器的質量和空間有嚴苛限制,嫦娥五號的對接機構必須做到小而精,其重量要減小到周邊式對接機構的十五分之一,同時,還要具備樣本容器捕獲、自動轉移功能,重量更輕、精度更高、過程更穩。

這次嫦娥五號的對接與樣本轉移機構由中國航天科技集團有限公司八院研製。該院嫦娥五號探測器副總指揮張玉花解釋,「抱爪機構具有重量輕、捕獲可靠、結構簡單、對接精度高等優點。因此,我們在嫦娥五號上採用了抱爪式對接機構,通過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,這些設計理念都是世界首創」。

嫦娥五號軌道器技術副總負責人胡震宇指,「所謂的抱爪,其實形像地說,就像我們手握棍子的動作,兩個方向一用力,就可以把棍子牢牢地握在手中」。探測器採用的對接機構就是由3套K形抱爪構成的,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。

而軌道器和上升器對接完成後,還要進行一個重要動作,就是將上升器上裝有月壤的樣本容器轉移到返回器中。胡震宇稱,連桿棘爪式轉移機構採用了一個非常巧妙的設計,「我們利用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。這個構形很像我們經常使用的紮帶,相連後就只能單方向傳遞,只能前進不能後退」。

對接機構與樣品轉移分系統技術負責人劉仲解釋,「對接全步驟要在21秒內完成,1秒捕獲、10秒校正、10秒鎖緊。為此我們做了35項故障預案,從啟動開始到交會對接,全部採用自動控制」。

(《澎湃新聞》)



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