微波雷达引导嫦娥五号实现“太空牵手”

嫦娥五号月球采样返回，是我国航天领域迄今为止最复杂、难度最高的任务。6日，中国航天科工集团有限公司第二研究院25所研制的嫦娥五号交会对接微波雷达，作为中远距离测量的唯一手段，成功引导首次月球轨道无人交会对接。该对接技术是任务中“四大关键技术”之一，更是中国首次乃至人类首次的技术创新。此次关键任务的核心产品——交会对接微波雷达，在全世界的目光中，表现完美。

给嫦娥五号装上微波雷达“千里眼”

25所研制的微波雷达是成对产品，由雷达主机和应答机组成，分别安装在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100公里时，微波雷达开始工作，不断提供两航天器之间的相对运动参数，并进行双向空空通信，轨道器和上升器会根据雷达提供的信号调整飞行姿态，直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。这个过程中，微波雷达就像轨道器和上升器上的“眼睛”，让它们能互相“看到”对方位置。

据微波雷达总工程师孙武介绍，在此前的载人航天工程任务中，我国航天器在近地轨道进行过多次交会对接，都应用了25所微波雷达，实现了五战五捷的佳绩。

但此次在距离地球38万公里之外的月球轨道开展交会对接，难度与此前不可同日而语。“与近地轨道相比，月球轨道没有卫星导航等服务，微波通信是中远距离的唯一手段。而且月轨环境更复杂，要克服月球引力影响，所以对微波雷达提出更为苛刻的要求。为此，25所攻克了相位干涉仪测角、大宽角度测量等关键技术。”孙武说。

因嫦娥五号的轨道器和上升器体量相差巨大，二者的交会对接是“大追小”的复杂受力过程。要实现二者“手拉手”，对微波雷达的测角精度要求更高。

微波雷达项目的主任设计师贺中琴介绍，微波雷达主要作用在100公里到20米的中远程范围，精度的提高使得两个航天器距离20米时，上升器对接机构的锁定圆面，半径缩小好几厘米，大幅提升了精准对接的胜算。

此外，上升器在落月时难免形成扬尘，这些干扰将会严重降低测角精度。为确保安全度过月球之旅，25所设计师在应答机上安装了特殊材料的防尘罩，“就像给‘千里眼’戴上了‘护目镜’，‘嫦娥’的这双‘千里眼’，就不会被灰尘干扰。”青年设计师纪博解释说。

微波雷达“减肥”数公斤并增添“顺风耳”功能

孙武说：“我们为这次交会对接打造的不仅是‘千里眼’，还是‘顺风耳’，升级后的它更小巧、更强大、更可靠。”

微波雷达在保证交会对接测量“本职工作”的同时，实现了遥控指令和遥测参数在航天器之间的双向传输，使得轨道器与上升器之间可以进行“沟通对话”。

“以前就像老师上课点名，雷达发消息，应答机答‘到’。但现在不仅要点名，雷达和应答机之间还要负责上升器和轨道器之间的信息传递。”贺中琴说。

此前，“天舟”“天宫”交会对接所使用的微波雷达已实现减重一半，这次嫦娥五号任务，微波雷达再次“减肥”数公斤。

“这相当于月壤采样重量的2倍，哪怕一克的重量减轻，对月壤采样任务的意义，都是巨大的。”孙武说。

25所此次微波雷达在对接过程中的完美表现，也是孙武团队对产品质量“零缺陷”的坚持，对“一次成功”的诠释。“经过七项单机试验、三项分系统试验和五项系统试验的充分验证，我们和它都做好了充分的准备。”贺中琴透露，“针对月球轨道的特殊应用，与前几次相比增加了抗月尘试验、抗干扰试验和交会对接无线兼容试验验证，它的表现很好。”

此次，我国首次在地外天体实现无人交会对接技术。在交会对接微波雷达引导下，嫦娥五号成功实现“太空牵手”。孙武心情激动：“我们已整装待发，向月球进发！向更遥远的深空进发！向更广阔的领域进发。”（詹媛）