此次，由航天科工集團(tuán)二院研制的嫦娥五號(hào)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)，作為中遠(yuǎn)距離測(cè)量的“助手”，成功引導(dǎo)完成了嫦娥五號(hào)的交會(huì)對(duì)接任務(wù)。

“與近地軌道相比，月球軌道環(huán)境更復(fù)雜，交會(huì)對(duì)接對(duì)微波雷達(dá)的測(cè)角精度要求更高。微波雷達(dá)主要作用在100公里到20米的中遠(yuǎn)程范圍，精度的提高大幅提升了精準(zhǔn)對(duì)接的勝算。”交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)總工程師孫武說(shuō)。

此外，裝有對(duì)接用應(yīng)答機(jī)的上升器在落月時(shí)難免形成揚(yáng)塵，這些肉眼不可見(jiàn)的干擾將會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)角精度。

為確保安全度過(guò)月球之旅，設(shè)計(jì)師們?cè)趹?yīng)答機(jī)上安裝了特殊材料制成的防塵罩，“就像戴上了護(hù)目鏡，嫦娥的‘千里眼’就不會(huì)變成近視眼。”孫武說(shuō)。

當(dāng)上升器與軌道器和返回器組合體對(duì)接完成后，上升器將裝有月壤樣品的容器轉(zhuǎn)移到返回器中。月球軌道完成無(wú)人樣品轉(zhuǎn)移，在人類的航天歷史上還是首次。連桿棘爪式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得足夠巧妙，彭兢作了一個(gè)比喻：“這個(gè)構(gòu)型很像扎帶，相連后單方向傳遞，只能前進(jìn)不能后退。”

38萬(wàn)公里外，捕獲、收攏、轉(zhuǎn)移，高速運(yùn)行的上升器與軌道器和返回器組合體，每完成一步都讓人驚心動(dòng)魄——相比地球軌道，月球軌道有時(shí)延，時(shí)間走廊較小、時(shí)效性要求高，必須一氣呵成完成對(duì)接與轉(zhuǎn)移任務(wù)。

當(dāng)返回器“吞入”樣品、關(guān)上蓋子，軌道器和返回器組合體與上升器分離，在預(yù)定時(shí)機(jī)加速進(jìn)入月地轉(zhuǎn)移軌道，踏上回家的路。

在太空飛行時(shí)，嫦娥五號(hào)猶如變形金剛，要完成不少“花式表演”，而這些都要仰仗軌道器的“本事”和“能耐”。

為此，中國(guó)航天人將“太空郵差”打造成“無(wú)敵小能手”。受探測(cè)器整體重量約束，“太空郵差”在具備強(qiáng)大承載能力的同時(shí)，還能“身輕如燕”。

挑戰(zhàn)三

返地控制

飛行控制精度高，如同太空“打水漂”

與神舟飛船以第一宇宙速度返回不同，此次任務(wù)返回器進(jìn)入大氣層的速度接近第二宇宙速度。

以這樣的速度返回地球，如果不能“踩上一腳急剎車”，返回器會(huì)在大氣層中燒蝕殆盡。

然而，返回器減速可不像開(kāi)車踩剎車那么簡(jiǎn)單。嫦娥五號(hào)返回任務(wù)，我國(guó)采用了半彈道跳躍方式，就像在大氣層表面“打水漂”——讓返回器先高速進(jìn)入大氣層，隨后借助大氣層提供的升力“跳”起來(lái)，再以第一宇宙速度重新進(jìn)入大氣層返回地面。

這是生死一“跳”。如果“跳”成功，返回器速度會(huì)降到第一宇宙速度，后面的過(guò)程就輕車熟路了。

值得一提的是，6年前，我國(guó)成功發(fā)射探月工程三期再入返回飛行試驗(yàn)器，模擬了嫦娥五號(hào)奔月、繞月、返回的全過(guò)程，并對(duì)半彈道跳躍方式進(jìn)行了成功驗(yàn)證，使我國(guó)成為繼美、蘇之后，世界第3個(gè)成功實(shí)施航天器從月球軌道重返地面的國(guó)家。

即使采用半彈道跳躍方式返回，返回器再入大氣層仍然會(huì)面臨熱控方面的挑戰(zhàn)。返回器再入速度大、時(shí)間長(zhǎng)，表面溫度最高可達(dá)2000多攝氏度，如果傳導(dǎo)到內(nèi)部，將對(duì)攜帶的月壤樣品產(chǎn)生影響。

為此，中國(guó)航天人采取了一系列措施來(lái)保證嫦娥五號(hào)返回器平安回家——

巧妙設(shè)計(jì)返回器外形。返回器就像一個(gè)窩頭，側(cè)面挖一個(gè)洞，洞里面就是推力器。在大氣層飛行時(shí)，返回器不僅會(huì)受到阻力，也會(huì)產(chǎn)生一定升力。靠著這一點(diǎn)點(diǎn)升力，返回器就能成功實(shí)現(xiàn)半彈道跳躍方式返回。

為返回器披上“防熱服”。返回器采用蜂窩結(jié)構(gòu)防熱層，里面填充了新型耐燒蝕材料。在氣動(dòng)加熱導(dǎo)致溫度升高時(shí)，這種新型材料能讓返回器與熱流有效隔絕。

自主飛行過(guò)“黑障”。返回器兩次高速進(jìn)入大氣層都會(huì)產(chǎn)生“黑障”現(xiàn)象。高速摩擦?xí)狗祷仄鞅砻鏆饣?，產(chǎn)生等離子鞘套，屏蔽了返回器與地面的聯(lián)系。雖然“黑障”過(guò)程中天地通信中斷，但并不意味著返回器會(huì)失控，一些重要指令在進(jìn)入“黑障”前已經(jīng)寫入返回器，返回器可以按照預(yù)設(shè)內(nèi)容來(lái)執(zhí)行指令。

回收開(kāi)傘成功率更高。在距地面10多公里處，返回器需要借助降落傘進(jìn)行回收著陸。中國(guó)航天人為它量身打造了輕小型化回收系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化降落傘的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用先進(jìn)材料和制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與傘衣連接的傘繩在承受力度不變的前提下減重20％以上；為確保安全可靠，在彈傘、脫傘等環(huán)節(jié)上都設(shè)計(jì)了備用方案，以實(shí)現(xiàn)“雙保險(xiǎn)”。多管齊下，確保第一時(shí)間回收返回器。

不知不覺(jué)，嫦娥五號(hào)已經(jīng)與我們分別了10多天。

短暫的離別，是為了更好的相聚。在接下來(lái)的日子里，我們期待嫦娥五號(hào)能夠順利完成任務(wù)。

嫦娥五號(hào)，等你回來(lái)！

嫦娥五號(hào)采樣返回示意圖

■解放軍報(bào)記者 張新

特約記者 張未 宋星光