中新網(wǎng)西安11月24日電題：西安科技為“五妹”“繞、落、回”全過(guò)程護(hù)航
中新網(wǎng)記者 田進(jìn)
24日，中國(guó)探月工程嫦娥家族的“五妹”——嫦娥五號(hào)探測(cè)器正式出征。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院西安分院(簡(jiǎn)稱“西安分院”)為嫦娥五號(hào)探測(cè)器研制了微波測(cè)距測(cè)速敏感器、測(cè)控天線、數(shù)傳子系統(tǒng)以及交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)，為探測(cè)器實(shí)現(xiàn)“繞、落、回”全程護(hù)航。
西安分院嫦娥五號(hào)探測(cè)器研制團(tuán)隊(duì)。 西安分院 供圖
在距離地球遙遠(yuǎn)的38萬(wàn)公里之外，如何讓嫦娥五號(hào)探測(cè)器“五妹”與地面建立順暢的聯(lián)系，這就依靠西安分院研制的測(cè)控天線。在“五妹”的地月轉(zhuǎn)移、變軌環(huán)月的繞月階段，動(dòng)力下降、上升器的月面工作階段以及交會(huì)對(duì)接階段幾乎所有的工作模式中都需要使用測(cè)控天線與地球進(jìn)行測(cè)控通信。測(cè)控天線相當(dāng)于是“五妹”隨身攜帶的“手機(jī)”，與月球之間的測(cè)控通信主要依靠這部“手機(jī)”完成。
西安分院為“五妹”裝備的“手機(jī)”不僅要考慮聽(tīng)覺(jué)的范圍，而且還要確保其不受周圍其他設(shè)備的干擾。因此，設(shè)計(jì)人員對(duì)于測(cè)控天線在上升器上的布局做了充分的考慮，保證其有效工作的同時(shí)，要求天線在旋轉(zhuǎn)180度范圍內(nèi)沒(méi)有遮擋。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還針對(duì)落月過(guò)程中的羽流影響等因素，進(jìn)行了天線機(jī)、電、熱一體化設(shè)計(jì)，確保了測(cè)控天線能夠在落月、月塵以及月球表面極端苛刻的環(huán)境下可靠地工作。
在嫦娥五號(hào)探測(cè)器抵達(dá)月球軌道后，著陸器將攜帶著上升器著陸于月球表面。能否安全著陸于月球表面是嫦娥五號(hào)探測(cè)器任務(wù)的關(guān)鍵一步。西安分院為嫦娥五號(hào)研制的微波測(cè)距測(cè)速敏感器相當(dāng)于在著陸器上安裝了一部“泊車?yán)走_(dá)”。
西安分院嫦娥五號(hào)探測(cè)器研制人員正在進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。 西安分院供圖
“這部雷達(dá)在著陸器距離月球表面15公里的時(shí)候正式開(kāi)始工作，主要任務(wù)是測(cè)量著陸器與月球表面的距離以及著陸器下降的速度，并快速向上升器的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)(GNC分系統(tǒng))提供速度和距離的信息，以便于著陸器來(lái)判斷降落的落點(diǎn)和速度。”西安分院微波測(cè)距測(cè)速敏感器主任設(shè)計(jì)師張愛(ài)軍說(shuō)。微波測(cè)距測(cè)速敏感器將極大方便“五妹”控制身姿順利“泊車”。
探月之旅，拍照必不可少?！拔迕谩彼鶖y帶的相機(jī)拍攝的照片如何及時(shí)地傳回地面，這就需要西安分院為嫦娥五號(hào)探測(cè)器研制的數(shù)傳子系統(tǒng)。在著陸器準(zhǔn)備著陸月球表面的時(shí)候，數(shù)傳子系統(tǒng)就開(kāi)始開(kāi)機(jī)工作。它會(huì)將安裝在著陸器上的相機(jī)拍攝的著陸畫(huà)面以及數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳回地面，以便于地面對(duì)落月的信息進(jìn)行及時(shí)判斷。在著陸器成功著陸月球表面后，安裝在著陸器上的數(shù)傳子系統(tǒng)會(huì)將月面工作段的采樣圖像、采樣鉆取的科學(xué)數(shù)據(jù)以及上升器起飛等過(guò)程的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，為任?wù)的順利推進(jìn)提供決策參考。
“為了提升數(shù)據(jù)傳輸效率，西安分院設(shè)計(jì)了自適應(yīng)三檔調(diào)節(jié)的方式，相當(dāng)于為數(shù)據(jù)傳輸安裝了三檔‘閘門(mén)’，在傳輸高峰期的時(shí)候使用數(shù)據(jù)量較小的傳輸方式，數(shù)傳子系統(tǒng)從500k到5M的數(shù)據(jù)率都可以進(jìn)行傳輸。按照最大傳輸速率來(lái)算，那么單純傳輸一張5M的照片則只需要一秒鐘?！睌?shù)傳子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師張競(jìng)說(shuō)。
此次為“五妹”配備的數(shù)傳子系統(tǒng)從功能上與嫦娥四號(hào)相當(dāng)，但是通過(guò)集成和小型化設(shè)計(jì)從重量和體積上對(duì)“五妹”進(jìn)行了極大的“瘦身”。嫦娥四號(hào)數(shù)傳子系統(tǒng)的重量為8公斤，而嫦娥五號(hào)數(shù)傳子系統(tǒng)只有3.5公斤。
上升器采集的月面樣本，如何成功交付給返回器并順利帶回地球，就必須通過(guò)交會(huì)對(duì)接這一復(fù)雜的“神操作”才能完成。西安分院研制的交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)就是為距離地球38萬(wàn)公里外的“穿針引線”式的交會(huì)對(duì)接而設(shè)計(jì)的。交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)相當(dāng)于為太空的“穿針引線”瞄“針眼”。
當(dāng)上升器攜帶著月壤樣品返回環(huán)月軌道后，軌道器對(duì)上升器實(shí)施追蹤。在追蹤至100公里范圍內(nèi)的時(shí)候，交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)開(kāi)始工作。由西安分院研制的交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)飛行器之間的相對(duì)距離、方位、俯仰角度及其變化。這些數(shù)據(jù)信息都會(huì)源源不斷地向軌道器的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)(GNC分系統(tǒng))這個(gè)中央處理器發(fā)送，為兩器的交會(huì)對(duì)接提供實(shí)時(shí)的信息。除了通過(guò)測(cè)距、測(cè)速和測(cè)角為太空“穿針引線”瞄“針眼”之外，交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)還可以實(shí)現(xiàn)兩器之間的通信。從兩器相距100公里之間建立通信鏈路一直到兩器相距0.2米的范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)軌道器和上升器之間的雙向通信，包括指令等一些信息都要通過(guò)器間的雙向通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。
（責(zé)任編輯 姜丹）
掃一掃上新西部網(wǎng)
不良信息舉報(bào)窗口
