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中国航天科工安全护航“绕、落、回” 助力嫦娥五号任务圆满成功

发布时间:2020-12-17    信息来源: 中国航天科工

12月17日1时59分,嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆,探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功。为我国探月工程“绕、落、回”三步走发展规划画上了圆满句号。

中国航天科工研制生产的系列高性能、高精度、高可靠产品,为嫦娥五号“绕、落、回”各阶段提供全程保障支撑。

测量雷达“接”“嫦五”返回器回家

中国航天科工两部测量雷达圆满完成嫦娥五号返回器的返回跟踪测量任务。雷达对返回器返回过程进行高精度测量,并为指控中心提供实时测量数据,为前方搜救提供有效的目标落点数据。

这两部雷达是探月工程三期的重要组成部分,主要用于完成各类返回器的跟踪测量任务,同时可以兼顾航天发射的轨道测量任务。距离落区较远的雷达主要用于黑障区至地面的跟踪测量,距离落区近的另一部雷达主要用于返回器发出信号后至地面的跟踪测量。

返回器返回大气层时,与其周围空气激烈摩擦,会形成一个高温高压电离气体层,这个气体层像剑鞘一样包裹在返回器表面,隔绝返回器与地面测控站之间的通信联络,形成一个黑障区。这种危险的现象,会使返回器偏离预定的着陆区域,延误对返回器的及时搜索和救援,严重时还会危及飞行安全。当返回器有宇航员时,甚至可能危及航天员的生命。

针对黑障区的雷达跟踪测量,雷达研制人员根据十多年神舟系列飞船返回任务保驾工作经验,在实行嫦娥五号回收任务前通过仔细分析引导数据,与用户进行充分沟通,并配合用户针对返回任务中黑障区的跟踪测量做了充分的预案,着重针对黑障区内返回器对雷达存在隐身现象做了充分的准备,争取最大程度为返回器的回家保驾护航。

在嫦娥五号返回器进入雷达视场的第一时间,雷达就发现并捕获目标,整个任务过程中,雷达全程稳定跟踪目标,全过程实时向中心上报测量数据并预报返回舱着陆点,为返回器平安着陆后的第一时间搜救打下坚实基础。2020年5月,这部雷达就曾圆满完成新一代载人飞船试验船返回舱的回收任务,为此次嫦娥五号返回器的返回积累了黑障区跟踪测量经验。

另一部雷达是回收任务最末端的跟踪测量雷达,它从返回器开伞后开始对目标进行测量。

返回器进入返回轨道末端,利用着陆系统或滑翔飞行使返回舱软着陆的飞行轨道,称为着陆段。在此阶段,降落伞起对返回器的着陆安全有重要作用。但降落伞受风的影响比较严重。这一阶段一般雷达无法精确测量,而光学设备受天气、光线影响,无法全天时全天候的探测,这部雷达通过无源定位体制实现对返回器从开伞后至落地阶段的高精度定位,并具备全天时全天候的工作能力,站好回收任务的最后一班岗。作为第一次实行载人航天任务的一部测量雷达,它为落点预报和返回器搜救提供了及时准确的数据信息。

三大核心部件为嫦娥五号全程保驾护航

在嫦娥五号地月转移、环月飞行、月球轨道交会对接和月地转移过程中,高精度加速度计组合始终承担测量探测器平动加速度的任务,以实现对探测器沿轨道飞行和交会对接过程中平稳、准确的机动控制。

在嫦娥五号月面着陆过程中,γ关机敏感器精确测量探测器与月球表面的距离,并在关键时刻发出刹车指令,让嫦娥“翩然”落月,实现探测器“软着陆”。

月球轨道交会对接微波雷达是实现月球轨道交会对接和月壤转移的关键设备,用于嫦娥五号轨道器和上升器之间相对位置与相对姿态的精确测量,同时实现双向空空通信,引导两个航天器最终实现月球轨道交会对接,保证月壤采样安全转移。

“定制化设计”确保五星红旗在月面成功展开

嫦娥五号着陆月球后,伴随着月面国旗展示系统的顺利打开,鲜艳的五星红旗在月面成功展开。

作为本次探测任务的标志性动作之一,国旗展示系统至关重要,必须实现高可靠、高安全性自主解锁展开。系统布置在着陆器舱外,空间环境条件恶劣,还需采取轻小型化设计措施,对系统重要有着极为严苛的要求。在满足上述功能要求的同时,为使全景相机获取元素丰富、比例协调的国旗照片,国旗展示系统需要在打开时伸出探测器,并提供较大的旗面尺寸和良好的旗面拍摄角度。

为解决舱外极端空间环境适应性、高可靠高安全性压紧解锁展开和轻小型化的技术难点,研制团队集智攻关,并组织开展了大量的环境试验、寿命试验、验证试验及可靠性分析,确保任务取得了圆满成功。

晶体元器件稳住精准探月脉搏

嫦娥五号的频率信号如同人体的脉搏,脉搏的稳定是她稳定正常工作的前提。航天科工研制生产的数百只自主可控晶体元器件,作为嫦娥五号中电子设备的心脏,牢牢稳住嫦娥飞行的脉搏。包括晶体振荡器、石英谐振器等在内的多种型号晶体元器件为工程的发射、测控、在轨飞行、采样、返回等提供了稳定、可靠的频率信号。

高性能时钟晶体振荡器,是已经大量应用到我国探月工程的“功勋”产品。嫦娥五号中它再次成为多面手,从充当“千里眼和顺风耳”的通讯设备、控制嫦娥精准着陆的控制系统,到拍摄“广寒宫”的光学电子设备、控制嫦娥采样返回的控制系统,处处都有它忙碌的身影,全力保障嫦娥五号在遥远的太空中“控得住”“采好样”“返得回”。

抗冲击温补晶体振荡器,具有频率准确、耐受冲击的特点。在嫦娥五号探测器中这些温补晶体振荡器都是处于“关键岗位”,它们为嫦娥五号信标机提供精准信号,同时还可以承受住强烈冲击,为最终定位提供精准信号,保障“嫦娥”平安回家。

关键部件一路护航“嫦娥”探月

定制化设计的连接解锁装置在嫦娥五号落月和返回程中发挥了重要作用。上升器连接解锁装置用于嫦娥五号上升器和着陆器之间的连接和解锁,返回器连接解锁装置用于轨道器和返回器之间的连接和解锁。在嫦娥五号返回再入前,分离推杆机构实现返回器与轨道器的电连接器分离和机械解锁分离。精密齿轮传动机构在嫦娥五号探测器月面探测、考察、收集和转移样品过程中发挥关键作用。

嫦娥五号探测器温控系统配套的自锁阀、加排阀、温控阀等高可靠性产品保障探测器内各类仪器处于适宜恒定的温度环境;姿控系统所用的各类特种电磁阀作为实行姿态控制的关键元器件,具有快速响应、高可靠性的特点,确保嫦娥五号在变轨、降落、返回等过程中各项姿态调整精准到位。

研发探月任务仿真分析与评估系统,为嫦娥五号任务测控系统提供定量分析与评估手段,有力支撑测控方案设计、分析与评估工作。嫦娥五号探测任务中国足球协会超级联赛过7800只(套)连接器、继电器产品在相关系统中承担信号传输、信号控制与信号通断等作用,成为电信号传输系统的“神经枢纽”。嫦娥五号返回器上的锌银蓄电池组,为返回器内各设备提供稳定电源。数以万计的高强度、高性能紧固件产品,铸就了嫦娥五号一身“钢筋铁骨”。

 

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