微波雷达助力首次“月宫之吻”

嫦娥五号月球采样返回，是我国航天领域迄今为止最复杂、难度最高的任务之一。由中国航天科工集团有限公司研制的嫦娥五号交会对接微波雷达，作为探测器在月球轨道中远距离测量的唯一手段，成功引导探测器实现首次月球轨道无人交会对接。该对接技术也是嫦娥五号任务中“四大关键技术”之一。

交会对接微波雷达团队在产品出厂前对其进行状态检测

看得清 更精准

月球轨道微波雷达是一组成对产品，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，不断为导航控制分系统提供两航天器之间的相对运动参数，并进行双向空空通信，两部航天器根据雷达提供信号调整飞行姿态，直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。随后，上升器中的月壤样品和容器转移。

航天科工二院25所交会对接微波雷达总工程师孙武介绍，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，都应用了航天科工的微波雷达，五战五捷的表现足以证明，我国已经成功掌握交会对接技术。但不同的是，这次是在距离38万公里之外的月球轨道，难度更大。

“与近地轨道相比，月球轨道没有卫星导航等服务资源，微波通信是中远距离的唯一手段。月轨环境更复杂，要克服月球引力影响，所以自动交会对接对微波雷达提出的要求极为苛刻。为此，微波雷达团队攻克了相位干涉仪测角、大宽角度测量等关键技术。”孙武说。

其中对于大宽角度的精确测量，孙武带领团队着实下了一番大功夫。

因为嫦娥五号的轨道器和上升器交会对接，是体量相差巨大的“大追小”复杂受力过程，采用了抱爪式的弱撞击对接机构。这样一来，需要微波雷达的测角精度更高。

“我们采用了创新的误差补偿算法，进一步提高了微波雷达的测角精度，大幅提升了精准对接的胜算。”微波雷达项目主任设计师贺中琴介绍说。

此外，装有对接用应答机的上升器在落月时难免形成扬尘，这些肉眼不可见的月尘干扰将会严重降低测角精度。

为确保安全度过月球之旅，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’，就不会变成‘近视眼’，甚至‘全盲’了。”青年设计师纪博已经是第二次参与交会对接任务，说起自己的产品，她自豪地打起了比方。

会说话 更可靠

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，升级了航天器之间双向空空通信的“第二职业”，从雷达与应答机之间“一问一答”的传输方式，升级至轨道器与上升器之间的“沟通对话”，实现了遥控指令和遥测参数的双向传输。

“以前就像老师上课点名，雷达发消息，应答机答‘到’。而现在它们不仅自己要通话，还要负责上升器和轨道器之间的信息传递。”贺中琴说。

同时，在此前“天舟”、“天宫”交会对接微波雷达已经实现减重一半的基础上，这次再进一步开展了轻量化的改进。

“交会对接雷达减去的重量比月壤采样重量还高，哪怕一克的重量减轻，对月壤采样任务的意义，都是巨大的。”孙武感慨。

此次微波雷达在首次地外天体轨道对接过程中的完美表现，与之前载人航天工程的那五次任务一样，毫无悬念、毫无差错。这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。”临近执行任务的那段日子，贺中琴很是兴奋，她透露，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。对贺中琴来说，微波雷达就像自己的孩子，出征前，她充满了信心，也充满了期待，“绝不把任何一点疑惑、缺陷带上太空”，这才是零缺陷的可靠产品。

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