“月宮之吻”是什么意思？此次，月宮之吻指的是攜帶著月壤的嫦娥五號(hào)上升器與在環(huán)月軌道上的軌道器、返回器組合體成功實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接，下面就帶大家來了解一下月宮之吻是如何完成的？ 月宮之吻是什么意思？ 北京時(shí)間2020年12月6日凌晨，攜帶著月壤的嫦娥五號(hào)上升器與在環(huán)月軌道上的軌道器、返回器組合體成功實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接，月壤順利地從上升器轉(zhuǎn)移到了返回器中。這一38萬公里外的“月宮之吻”是我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)月球軌道交會(huì)對(duì)接。  月宮之吻是如何實(shí)現(xiàn)的？ 人類此前三次無人月球采樣任務(wù)，采用的都是月面起飛直接返回地球的方案；而嫦娥五號(hào)則是采用具有世界先進(jìn)水平的月球軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)。 這就需要著陸器托舉上升器實(shí)現(xiàn)月面起飛后，飛到月球軌道上，在這里與軌返組合體交會(huì)對(duì)接，把采集到的月壤轉(zhuǎn)移到返回器。 經(jīng)過幾十年的實(shí)踐探索，我國(guó)在載人航天領(lǐng)域已經(jīng)熟練掌握了近地軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)，但以往神舟飛船與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接是在距地球400公里左右的地球軌道上進(jìn)行的，而嫦娥五號(hào)探測(cè)器將在距地球38萬公里的月球軌道上完成交會(huì)對(duì)接，而且無法借助導(dǎo)航衛(wèi)星的幫助。因此，這次無人交會(huì)對(duì)接不僅在我國(guó)尚屬首次，在人類航天史上也是第一次。  為圓這38萬公里之外的“月宮之吻”，嫦娥五號(hào)采取了抱爪式對(duì)接。 雖同為“交會(huì)對(duì)接”，但嫦娥五號(hào)采用的對(duì)接方式與我們所熟悉的載人航天中神舟飛船與天宮飛行器采用的對(duì)接方式，有很大的區(qū)別。載人航天使用的對(duì)接機(jī)構(gòu)學(xué)名叫“異體同構(gòu)周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)”，在對(duì)接后可形成一個(gè)80公分左右的通道，方便航天員在其中穿行。而與近地軌道的任務(wù)不同，月球探測(cè)對(duì)探測(cè)器的質(zhì)量和空間有嚴(yán)苛限制，嫦娥五號(hào)的對(duì)接機(jī)構(gòu)必須做到小而精，其重量要減小到周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)的十五分之一，同時(shí)，還要具備樣品容器捕獲、自動(dòng)轉(zhuǎn)移功能，重量更輕、精度更高、過程更穩(wěn)。 “抱爪機(jī)構(gòu)具有重量輕、捕獲可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)接精度高等優(yōu)點(diǎn)。因此，嫦娥五號(hào)就采用了抱爪式對(duì)接機(jī)構(gòu)，通過增加連桿棘爪式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接與自動(dòng)轉(zhuǎn)移功能的一體化，這些設(shè)計(jì)理念都是世界首創(chuàng)。”中國(guó)航天科技集團(tuán)八院嫦娥五號(hào)探測(cè)器副總指揮張玉花說。  所謂抱爪，其實(shí)形象地說，就像手握棍子的動(dòng)作，兩個(gè)方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。探測(cè)器采用的對(duì)接機(jī)構(gòu)就是由3套K形抱爪構(gòu)成的，當(dāng)上升器靠近時(shí)，只要對(duì)準(zhǔn)連接面上的3根連桿，將抱爪收緊，就可以實(shí)現(xiàn)兩器緊密連接。 而軌道器和上升器對(duì)接完成后，還要進(jìn)行一個(gè)重要?jiǎng)幼鳎褪菍⑸仙魃涎b有月壤的樣品容器轉(zhuǎn)移到返回器中。嫦娥五號(hào)軌道器技術(shù)副總負(fù)責(zé)人胡震宇透露，連桿棘爪式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，采用了一個(gè)非常巧妙的設(shè)計(jì)，“我們利用2套倒三角形構(gòu)型的棘爪，通過4次伸縮，使得容器逐漸移動(dòng)到返回器中。這個(gè)構(gòu)形很像我們經(jīng)常使用的扎帶，相連后就只能單方向傳遞，只能前進(jìn)不能后退。”  捕獲、收攏、轉(zhuǎn)移，看似簡(jiǎn)單的過程，但在38萬公里之外高速運(yùn)行的飛行器上實(shí)現(xiàn)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有那么簡(jiǎn)單。 “月球軌道相對(duì)于地球軌道有時(shí)延，時(shí)間走廊較小，這就對(duì)時(shí)效性要求非常高，必須一氣呵成完成對(duì)接與轉(zhuǎn)移任務(wù)。”對(duì)接機(jī)構(gòu)與樣品轉(zhuǎn)移分系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人劉仲解釋，“對(duì)接全步驟要在21秒內(nèi)完成，1秒捕獲、10秒校正、10秒鎖緊。為此做了35項(xiàng)故障預(yù)案，從啟動(dòng)開始到交會(huì)對(duì)接，全部采用自動(dòng)控制。”八院805所從2011年就開始開展相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)和工程研制，以突破輕小型弱撞擊式對(duì)接、復(fù)雜接口自動(dòng)樣品轉(zhuǎn)移、對(duì)接與轉(zhuǎn)移一體化等關(guān)鍵技術(shù)。“我們甚至在試驗(yàn)中故意加入小故障，讓對(duì)接機(jī)構(gòu)自動(dòng)判別，進(jìn)行故障排除，確保整個(gè)過程一氣呵成、穩(wěn)妥可靠。” 不但為探月三期保駕護(hù)航，嫦娥五號(hào)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)還填補(bǔ)了我國(guó)在輕小型對(duì)接機(jī)構(gòu)工程化研究領(lǐng)域的空白，將為后續(xù)深空探測(cè)等任務(wù)提供有力支撐。 延伸閱讀： 為什么月亮上沒有聲音？ 為什么要從月球采集土壤？ 為什么有人說看見過“多個(gè)太陽和月亮”？ 為什么月球表面有那么多坑？ 為什么我們只能看到月球的一面？ |
