探尋「嫦五」奔月背後的秘密！走進天津航天機電設備研究所…（多圖）

12月17日，我國「嫦娥五號」探測器返回器在內蒙古四子王旗著陸，成功完成探月任務。本次探月返回過程中，「嫦娥五號」軌道器、返回器組合體與上升器順利完成交會對接，太空中「接回」了月壤。而幾牛的力，剛好是推動重達數噸的軌道器、返回器組合體向上升器對接的關鍵。

來自天津航天機電設備研究所的科研團隊為了確保這幾牛力「使得對」「用得準」，反覆攻堅了7年。從打造平臺開始，通過一次次的技術創新、工藝創新、算法創新、試驗創新，最終確保了任務的完成，把月壤帶回地面。

一分一毫不容有誤

「雖然我國已掌握空間交會對接技術，但與以往的地球軌道交會對接相比，在38萬公裡的月球軌道上沒有辦法藉助導航衛星的幫助，完全要靠探測器自己來完成對接，這就需要突破月球軌道測控精度、月球軌道敏感器交互、輕小型太空飛行器對接等關鍵技術。為了實際驗證『精準接，無縫轉』的交會對接和樣品轉移過程，需要在地面開展全物理仿真試驗，而該試驗就是在天津航天機電設備研究所打造的天津市微低重力環境模擬技術重點實驗室內完成的。」天津航天機電設備研究所的技術人員說。

據了解，在實驗室中，地面交會對接試驗使用的敏感器和執行器都是真實產品，要模擬它們在太空環境中的對接狀態，需要用通過發動機噴氣產生的推力來讓數噸重的模擬器改變軌道和姿態。雖然推力只有幾牛，但差之毫厘，失之千裡，科研人員們一分一毫都不能有誤。為此，天津航天機電設備研究所特別研製了總面積達1200平方米、單塊平臺水平度僅2角秒、拼縫高度差僅10微米的大型超平支撐平臺。

科研人員說，只有這麼高的精度，才能保證「嫦娥五號」模擬器在平臺上進行近乎無摩擦的運動，從而驗證探測器交會對接過程中的制導、導航與控制技術。

「嫦娥五號」相關部件

攻堅克難從地基開始

為了保障試驗精度，天津航天機電設備研究所的科研團隊完成了地基、支撐機構、平臺本體、控制系統和調平系統等全方位的攻堅克難。從地基開始，科研團隊就針對天津本土地質條件，打造建設了高精度穩定系統。

「我們的科研團隊採用摩擦樁和高標號水泥澆築的方法，為整個大平臺建設提供了一個穩定的基礎。為了增強設備基礎與支撐調節機構之間的連接貼合性與接觸剛度，科研人員還將高精度的花崗巖墊石澆注在地基內。」天津航天機電設備研究所的技術人員介紹，地基與平臺之間採用的支撐調節機構是天津航天機電設備研究所擁有自主智慧財產權的產品。每塊平臺下方由六套支撐調節機構進行調節，有的負責支持，有的負責調節平臺位姿，有的負責增強支撐剛度。1200根支撐調節機構，保證了進行試驗的模擬器即便在最危險工況下仍能順利通過拼接縫。

此外，用什麼材料打造大型超平支撐平臺本體也是核心難題之一。科研人員原本考慮過使用鑄鐵的方式，但是鑄鐵平臺可維護性較差，手觸、生鏽、除鏽都會影響平臺的平整度，最終還是選擇了放棄這個方案。經過多方考證，最終，來自濟南的花崗巖走入了科研團隊的視線。這種花崗巖具有抗壓強度高、耐腐蝕等良好的物理特性，是建造大平臺的理想材料。最終，200塊特供的天然濟南青花崗巖被使用在了平臺上。

多種前沿技術參與試驗過程

雖然這200塊青花崗巖運來了，但如何拼得絲毫不差？這成為考驗科研團隊的難題。為了把這200塊花崗巖調整到水平度和拼接縫高度滿足試驗參數要求，科研人員特別研製了自主巡航檢測車對整個平臺進行精度測量和自動調平，相比傳統的人工檢測與調節，調節時間從1-2個月縮短到24小時，大幅提高了工作效率和支撐平臺的保障能力。

大型超平支撐平臺

天津航天機電設備研究所相關負責人透露：「大型超平支撐平臺也是氣浮式微重力試驗研究的基礎設施，在其上能夠開展大量試驗研究工作。目前除『嫦娥五號』任務外，該平臺還實施了空間站、大型展開機構等十餘項各類型號和創新試驗任務，未來還將為執行載人登月、空間編隊飛行、深空探測等重大工程任務提供強有力的支撐。」

該負責人表示，大型超平支撐平臺的研製成功使我國徹底告別了手工調試平臺的歷史，讓氣浮支撐平臺物理仿真一舉躍上世界領先水平。後續，天津航天機電設備研究所將繼續深入研究探索，不斷迭代發展大型超平支撐平臺技術和低微重力模擬仿真技術，為更多的用戶提供優質服務。

除此之外，天津航天機電設備研究所的另一項產品，也在不經意間進入了全國觀眾的眼中。前幾日央視探訪「嫦娥五號」模擬試驗場時懸掛在半空中的那個亮眼的「包子氣球」正是由天津航天機電設備研究所研製的月球表面採樣機械臂1/6g重力氣懸浮補償裝置。

據介紹，該裝置主要用於月球重力環境模擬，為採樣機械臂地面試驗和測試提供較為真實的工作環境，對採樣機械臂在月面重力環境下採樣、放樣及轉移初級封裝容器到密封封裝容器的全任務過程進行驗證。這款倒置的「包子」氣球在滿足試驗場環境要求的同時，還給整個裝置染上了濃鬱的天津風味，令人津津樂道。

據天津航天機電設備研究所相關負責人介紹，本次「嫦娥五號」探測器任務中，該所還承制了上升器、著陸器太陽翼機構、定向天線壓緊釋放機構、著陸器太陽翼壓緊釋放裝置、表面採樣機械臂壓緊釋放裝置、樣品容器連接解鎖裝置等等多項星上產品，並完成了採樣區域模擬月面形貌製備與構築系統任務，以及探測器熱控實施、裝配和地面保障等多項任務，為「嫦娥五號」探測器探月任務的成功完成提供了全方位的保障。