太空抱爪!

揭秘中國月球“取貨”背後細節

  【中新社上海12月6日電】(鄭瑩瑩 王玓瑭)北京時間12月6日5時42分,嫦娥五號上昇器成功與軌道器和返回器組合體交會對接,並於6時12分將樣品容器安全轉移至返回器中。這是中國首次實現月球軌道交會對接。
  要順利接到月球“‘土’特產”,並非易事。中國航天科技集團有限公司八院嫦娥五號探測器副總指揮張玉花說,“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。”
  “所謂‘抱爪’,形象地說,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。”嫦娥五號軌道器技術副總負責人胡震宇介紹說。
  嫦娥五號探測器採用的對接機構,是由3套K形抱爪構成的,當上昇器靠近時,祗要對準連接面上的3根連桿,將抱爪收緊,就可以實現兩器的緊密連接。
  而軌道器和上昇器對接完成後,還進行了一個重要動作,就是將上昇器上裝有月壤的樣品容器轉移到返回器中。
  據胡震宇介紹,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。這個構型很像我們經常使用的扎帶,相連後就祗能單方向傳遞,祗能前進不能後退。”
  捕獲、收攏、轉移,看似簡單的過程,但要在38萬公里之外高速運行的飛行器上實現,卻遠遠沒有那麼簡單。
  “月球軌道相對於地球軌道有時延,時間走廊較小,這對時效性要求非常高,必須一氣呵成完成對接與轉移任務。”對接機構與樣品轉移分系統技術負責人劉仲說。
  他進一步解釋:“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。”
  據介紹,八院工程研製單位從2011年就開始開展相關技術的攻關和工程研製,以突破輕小型弱撞擊式對接、複雜接口自動樣品轉移、對接與轉移一體化等關鍵技術。
  劉仲介紹說,團隊構建了整機特性測試台、性能測試台、綜合測試台、熱真空試驗台四大測試系統,先後進行了661次對接測試、518次樣品轉移測試,通過不斷地測試、優化,確保自動對接與樣品轉移過程的萬無一失。團隊甚至在試驗中故意加入小故障,讓對接機構自動判別,進行故障排除,讓整個對接過程一氣呵成、穩妥可靠。