月球軌道對接技術是嫦娥五號任務中「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。
記者從國家航天局獲悉，6日清晨，嫦娥五號任務的上升器與軌道器返回器組合體在環月軌道成功進行了交會對接。這一「太空之吻」的成功意味著，繼地外天體的採樣與封裝、地外天體的起飛之後，嫦娥五號實現了中國航天的又一個首次——月球軌道交會對接。環球時報-環球網記者從嫦娥五號交會對接核心設備——交會對接微波雷達研製單位中國航天科工二院25所了解到，該微波雷達作為中遠距離測量的唯一手段，成功引導中國首次月球軌道無人交會對接。該對接技術是嫦娥五號任務中「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。
中國首次月球軌道無人交會對接模擬動畫。（中國航天科工集團提供）
比神舟飛船載人對接難度更大
據研製單位介紹，執行本次對接任務的微波雷達是一組成對產品，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公裡時，微波雷達開始工作，不斷為導航控制分系統提供兩太空飛行器之間的相對運動參數，並進行雙向空空通信，兩太空飛行器根據雷達提供信號調整飛行姿態，直至軌道器上的對接機構捕獲、鎖定上升器。隨後，上升器中的月壤樣品和容器轉移。
軌道器逐漸接近上升器 圖片來源：國家航天局
交會對接微波雷達總工程師孫武介紹，此前的載人航天工程任務中，我國太空飛行器在近地軌道進行過多次交會對接，都應用了中國航天科工二院25所研製的微波雷達，五戰五捷的表現足以證明，我國已經成功掌握交會對接技術。但不同的是，這次是在距離38萬公裡之外的月球軌道，難度更大。
「與近地軌道相比，月球軌道沒有衛星導航等服務資源，微波通信是中遠距離的唯一手段。月軌環境更複雜，要克服月球引力影響，所以自動交會對接對微波雷達提出的要求極為苛刻。為此，研製單位攻克了相位幹涉儀測角、大寬角度測量等關鍵技術。」孫武重點介紹了微波雷達產品應對月球軌道環境的新挑戰。
因嫦娥五號的軌道器和上升器交會對接，是體量相差巨大的「大追小」複雜受力過程，採用了抱爪式的弱撞擊對接機構。對接要體現「手拉手」。這樣一來，需要微波雷達的測角精度更高。
軌道器與上升器完成交會對接 圖片來源：國家航天局
微波雷達項目的主任設計師賀中琴介紹說，微波雷達主要作用在100公裡到20米的中遠程範圍，精度的提高使兩個太空飛行器在距離20米時，上升器對接機構抱爪的鎖定圓面的半徑縮小了幾釐米。這幾個釐米，大幅提升了精準對接的勝算。此外，裝有對接用應答機的上升器在落月時難免形成揚塵，這些肉眼不可見的幹擾將會嚴重降低測角精度。
為確保安全度過月球之旅，設計人員在應答機上安裝了特殊材料的防塵罩，「就像給『千裡眼』戴上了『護目鏡』，『嫦娥』的這雙『千裡眼』，就不會變成『近視眼』，甚至『全盲』了。」設計師紀博已經是第二次參與交會對接任務，說起自己的產品，她自豪與興奮地打起了比方。
微波雷達不僅更可靠還能在軌「打電話」
據孫武介紹，「我們為這次交會對接打造的，不僅是『千裡眼』，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，升級了太空飛行器之間雙向空空通信的「第二職業」，從雷達與應答機之間「一問一答」的傳輸方式，升級至軌道器與上升器之間的「溝通對話」，實現了遙控指令和遙測參數的雙向傳輸。
「以前就像老師上課點名，雷達發消息，應答機答『到』。而現在它們不僅自己要通話，還要負責上升器和軌道器之間的信息傳遞。」賀中琴說。
同時，在此前「天舟」、「天宮」交會對接微波雷達已經實現減重一半的基礎上，這次再進一步開展了輕量化的改進，將產品重量又減輕了數公斤。
「哪怕一克的重量減輕，對月壤採樣任務的意義，都是巨大的。」孫武表示。
據研製單位介紹，對接微波雷達在月球軌道的完美表現見證了我國首次在地外天體實現無人交會對接技術。孫武表示，「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！」
番外
2噸多的小胖子如何「追上」小姑娘，手把手教你操作秘籍
12月3日晚，嫦娥五號上升器順利完成點火起飛，成功攜帶樣品進入到預定的環月軌道，這是我國首次實現地外天體起飛。嫦娥五號上升器與環月等待的軌返組合體完成交會對接動作，將月球樣品順利轉移到返回器中。
在環月軌道中運行的軌返組合體重達2.3噸左右，怎樣順利和體重僅有400公斤左右的上升器「牽手」成功？來看看嫦娥五號探測器的專屬秘籍！
一、最緊要的是耐心——等待
12月1日，嫦娥五號著上組合體與軌返組合體分離，順利落月，開展「挖土」和封裝工作。與此同時，軌返組合體則在環月軌道上繼續飛行，安靜、耐心地等待與裝載月壤的上升器再次見面。重達2.3噸的小胖子——軌返組合體一邊數著星星，一邊算著與上升器再次見面的日子，在兩天時間內完成4次調相控制，在距離月表200X200公裡的圓形軌道上哼哧哼哧地完成長跑。胖小夥很有耐心，在與上升器再次見面前做好最充分的準備，力爭以最帥氣的姿態等待上升器的到來。
二、最巧妙的是溝通——靈犀
體重有800公斤左右的小姑娘——上升器在上升過程中成功「瘦身」到400公斤左右，以更苗條的身姿衝入15X180公裡的環月橢圓軌道，通過與軌返組合體之間巧妙的溝通方式——遠程導引，進行四次軌道控制，進入到210X210公裡的環月圓軌道上，在預定的交班點停留在軌返組合體的前方50公裡處。在進入到交班點後的4個小時，軌返組合體就開始用更加親近的溝通的方式——近程導引與上升器進行溝通，雙方通過自己攜帶的敏感器，即微波雷達互換信息，軌返組合體開始主動向上升器靠近。
三、最需要的是心態——冷靜
小胖子看到心儀的對象出現時有些激動，但仍竭力讓自己冷靜下來，分步驟，分階段地向上升器靠攏。軌返組合體為自己設置了四個停泊點，分別來觀察自己與上升器的姿態和狀態，是否一切是按照預期方案進行，50公裡、5公裡、1公裡、100米，每一次停泊觀察都是對最終靠近時間和地點的精確把握。越到最後，軌返組合體反而更加冷靜，飛快進行精準計算和調整。
四、最重要的是積累——實力
小胖子能夠有如今冷靜精準地判斷，來源於五院研製團隊對交會對接任務的深厚功力積累。在中國的太空探索歷程中，近地軌道交會對接技術正在快速地進步著。
2012年6月，神舟九號與天宮一號對接成功，標誌著我國首次載人交會對接任務的成功，2013年6月，神舟十號與天宮一號順利進行了一次自動交會對接和一次航天員手控交會對接……這些都標誌著我國近地軌道交會對接技術的成熟。
飛船是在近地軌道上完成與空間站的交會對接，通信距離相對較近，並且能夠得到導航衛星的定位幫助，地面控制的精度更高。而此次嫦娥五號軌返組合體要在距離地球38萬公裡的環月軌道上追逐上升器，這就對控制系統提出了更高的要求，軌道返回組合體要能夠適應更大的偏差，在沒有任何幹預的情況下全自主地做出向心儀對象靠近的各個決策，這不僅是國內首次，更是國際首次。
五、最牢靠的是細節——細緻
載人飛船與空間站交會對接是在近地軌道上採用撞擊式的方法完成，此次小胖子卻要採用更加浪漫的方式，與上升器「牽手」對接。軌返組合體身上安裝了3個對接機構主動件，又稱為「抱爪」，在運動過程中完全貼近上升器，主動用「抱爪」緊扣上升器身上的對接機構被動件，將上升器拉入懷中，完成這次親密的「抱緊式」交會對接。軌返組合體重達2.3噸，在運行過程中稍有不慎就會將身姿輕盈的上升器撞飛，這需要小胖子對於速度、位置都有極為細緻的把握，對微重力環境、熱環境等有極為細心的考慮，用極高的控制精度來保證任務的圓滿完成。
不僅交會對接的過程精巧細緻，交會對接的產品設計也極為精密。在多器之間月球樣品的通暢轉移，對各分系統的設計精度、裝配精度和製造精度提出了更高的要求，在進行指標分配時，裝配精度要達到毫米級，製造精度要達到微米級。總體設計部研製團隊要攻克裝配環節多、精度測量難、精度調整要求高等難關，以保證產品總體偏差滿足要求。
僅以樣品艙的艙蓋為例，產品經歷了總體設計部機構分系統團隊的8年打磨，在重量指標極其苛刻的前提下，樣品艙蓋能夠滿足多器以及多個分系統之間的複雜接口關係，在樣本容器完成對接轉移後，通過精密的單向止回機構將月球樣品穩穩地固定在樣品艙內，堪稱嫦娥五號探測器的「終極藏寶箱」。
2噸多胖小夥追上心儀小姑娘的操作秘籍已經手把手教你操作，後續就一起期待嫦娥五號探測器攜帶月球土特產重新迎入地球的懷抱吧！
（來源：環球網）