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                  中國航天科工安全護航“繞、落、回” 助力嫦娥五號任務圓滿成功

                  發布時間:2020-12-17    信息來源: 中國航天科工

                  12月17日1時59分,嫦娥五號返回器攜帶月球樣品在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸,探月工程嫦娥五號任務取得圓滿成功。為我國探月工程“繞、落、回”三步走發展規劃畫上了圓滿句號。

                  中國航天科工研制生產的系列高性能、高精度、高可靠產品,為嫦娥五號“繞、落、回”各階段提供全程保障支撐。

                  測量雷達“接”“嫦五”返回器回家

                  中國航天科工兩部測量雷達圓滿完成嫦娥五號返回器的返回跟蹤測量任務。雷達對返回器返回過程進行高精度測量,并為指控中心提供實時測量數據,為前方搜救提供有效的目標落點數據。

                  這兩部雷達是探月工程三期的重要組成部分,主要用于完成各類返回器的跟蹤測量任務,同時可以兼顧航天發射的軌道測量任務。距離落區較遠的雷達主要用于黑障區至地面的跟蹤測量,距離落區近的另一部雷達主要用于返回器發出信號后至地面的跟蹤測量。

                  返回器返回大氣層時,與其周圍空氣激烈摩擦,會形成一個高溫高壓電離氣體層,這個氣體層像劍鞘一樣包裹在返回器表面,隔絕返回器與地面測控站之間的通信聯絡,形成一個黑障區。這種危險的現象,會使返回器偏離預定的著陸區域,延誤對返回器的及時搜索和救援,嚴重時還會危及飛行安全。當返回器有宇航員時,甚至可能危及航天員的生命。

                  針對黑障區的雷達跟蹤測量,雷達研制人員根據十多年神舟系列飛船返回任務保駕工作經驗,在執行嫦娥五號回收任務前通過仔細分析引導數據,與用戶進行充分溝通,并配合用戶針對返回任務中黑障區的跟蹤測量做了充分的預案,著重針對黑障區內返回器對雷達存在隱身現象做了充分的準備,爭取最大程度為返回器的回家保駕護航。

                  在嫦娥五號返回器進入雷達視場的第一時間,雷達就發現并捕獲目標,整個任務過程中,雷達全程穩定跟蹤目標,全過程實時向中心上報測量數據并預報返回艙著陸點,為返回器平安著陸后的第一時間搜救打下堅實基礎。2020年5月,這部雷達就曾圓滿完成新一代載人飛船試驗船返回艙的回收任務,為此次嫦娥五號返回器的返回積累了黑障區跟蹤測量經驗。

                  另一部雷達是回收任務最末端的跟蹤測量雷達,它從返回器開傘后開始對目標進行測量。

                  返回器進入返回軌道末端,利用著陸系統或滑翔飛行使返回艙軟著陸的航行軌道,稱為著陸段。在此階段,降落傘起對返回器的著陸安全有重要作用。但降落傘受風的影響比較嚴重。這一階段一般雷達無法精確測量,而光學設備受天氣、光線影響,無法全天時全天候的探測,這部雷達通過無源定位體制實現對返回器從開傘后至落地階段的高精度定位,并具備全天時全天候的工作能力,站好回收任務的最后一班崗。作為第一次執行載人航天任務的一部測量雷達,它為落點預報和返回器搜救提供了及時準確的數據信息。

                  三大核心部件為嫦娥五號全程保駕護航

                  在嫦娥五號地月轉移、環月飛行、月球軌道交會對接和月地轉移過程中,高精度加速度計組合始終承擔測量探測器平動加速度的任務,以實現對探測器沿軌道飛行和交會對接過程中平穩、準確的機動控制。

                  在嫦娥五號月面著陸過程中,γ關機敏感器精確測量探測器與月球表面的距離,并在關鍵時刻發出剎車指令,讓嫦娥“翩然”落月,實現探測器“軟著陸”。

                  月球軌道交會對接微波雷達是實現月球軌道交會對接和月壤轉移的關鍵設備,用于嫦娥五號軌道器和上升器之間相對位置與相對姿態的精確測量,同時實現雙向空空通信,引導兩個航天器最終實現月球軌道交會對接,保證月壤采樣安全轉移。

                  “定制化設計”確保五星紅旗在月面成功展開

                  嫦娥五號著陸月球后,伴隨著月面國旗展示系統的順利打開,鮮艷的五星紅旗在月面成功展開。

                  作為本次探測任務的標志性動作之一,國旗展示系統至關重要,必須實現高可靠、高安全性自主解鎖展開。系統布置在著陸器艙外,空間環境條件惡劣,還需采取輕小型化設計措施,對系統重要有著極為嚴苛的要求。在滿足上述功能要求的同時,為使全景相機獲取元素豐富、比例協調的國旗照片,國旗展示系統需要在打開時伸出探測器,并提供較大的旗面尺寸和良好的旗面拍攝角度。

                  為解決艙外極端空間環境適應性、高可靠高安全性壓緊解鎖展開和輕小型化的技術難點,研制團隊集智攻關,并組織開展了大量的環境試驗、壽命試驗、驗證試驗及可靠性分析,確保任務取得了圓滿成功。

                  晶體元器件穩住精準探月脈搏

                  嫦娥五號的頻率信號如同人體的脈搏,脈搏的穩定是她穩定正常工作的前提。航天科工研制生產的數百只自主可控晶體元器件,作為嫦娥五號中電子設備的心臟,牢牢穩住嫦娥飛行的脈搏。包括晶體振蕩器、石英諧振器等在內的多種型號晶體元器件為工程的發射、測控、在軌飛行、采樣、返回等提供了穩定、可靠的頻率信號。

                  高性能時鐘晶體振蕩器,是已經大量應用到我國探月工程的“功勛”產品。嫦娥五號中它再次成為多面手,從充當“千里眼和順風耳”的通訊設備、控制嫦娥精準著陸的控制系統,到拍攝“廣寒宮”的光學電子設備、控制嫦娥采樣返回的控制系統,處處都有它忙碌的身影,全力保障嫦娥五號在遙遠的太空中“控得住”“采好樣”“返得回”。

                  抗沖擊溫補晶體振蕩器,具有頻率準確、耐受沖擊的特點。在嫦娥五號探測器中這些溫補晶體振蕩器都是處于“關鍵崗位”,它們為嫦娥五號信標機提供精準信號,同時還可以承受住強烈沖擊,為最終定位提供精準信號,保障“嫦娥”平安回家。

                  關鍵部件一路護航“嫦娥”探月

                  定制化設計的連接解鎖裝置在嫦娥五號落月和返回程中發揮了重要作用。上升器連接解鎖裝置用于嫦娥五號上升器和著陸器之間的連接和解鎖,返回器連接解鎖裝置用于軌道器和返回器之間的連接和解鎖。在嫦娥五號返回再入前,分離推桿機構實現返回器與軌道器的電連接器分離和機械解鎖分離。精密齒輪傳動機構在嫦娥五號探測器月面探測、考察、收集和轉移樣品過程中發揮關鍵作用。

                  嫦娥五號探測器溫控系統配套的自鎖閥、加排閥、溫控閥等高可靠性產品保障探測器內各類儀器處于適宜恒定的溫度環境;姿控系統所用的各類特種電磁閥作為執行姿態控制的關鍵元器件,具有快速響應、高可靠性的特點,確保嫦娥五號在變軌、降落、返回等過程中各項姿態調整精準到位。

                  研發探月任務仿真分析與評估系統,為嫦娥五號任務測控系統提供定量分析與評估手段,有力支撐測控方案設計、分析與評估工作。嫦娥五號探測任務中超過7800只(套)連接器、繼電器產品在相關系統中承擔信號傳輸、信號控制與信號通斷等作用,成為電信號傳輸系統的“神經樞紐”。嫦娥五號返回器上的鋅銀蓄電池組,為返回器內各設備提供穩定電源。數以萬計的高強度、高性能緊固件產品,鑄就了嫦娥五號一身“鋼筋鐵骨”。

                   

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