揭秘世界首創太空“抱爪”

【中新社上海六日電】北京時間今日五時四十二分，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接，並於今日六時十二分將樣品容器安全轉移至返回器中。這是中國首次實現月球軌道交會對接。

三套K形抱爪構成

要順利接到月球“‘土’特產”，並非易事。中國航天科技集團有限公司八院嫦娥五號探測器副總指揮張玉花說，“我們在嫦娥五號上採用抱爪式對接機構，通過增加連桿棘爪式轉移機構，實現了對接與自動轉移功能的一體化，這些設計理念都是世界首創。”

“所謂‘抱爪’，形象地說，就像我們手握棍子的動作，兩個方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。”嫦娥五號軌道器技術副總負責人胡震宇介紹說。

嫦娥五號探測器採用的對接機構，是由三套K形抱爪構成的，當上升器靠近時，只要對準連接面上的三根連桿，將抱爪收緊，就可以實現兩器的緊密連接。

而軌道器和上升器對接完成後，還進行一個重要動作，就是將上升器上裝有月壤的樣品容器轉移到返回器中。

據胡震宇介紹，連桿棘爪式轉移機構，採用一個非常巧妙的設計，“我們利用兩套倒三角形構型的棘爪，通過四次伸縮，使得容器逐漸移動到返回器中。這個構型很像我們經常使用的扎帶，相連後就只能單方向傳遞，只能前進不能後退。”

全程廿一秒內完成

捕獲、收攏、轉移，看似簡單的過程，但要在卅八萬公里之外高速運行的飛行器上實現，卻遠遠沒有那麼簡單。

“月球軌道相對於地球軌道有時延，時間走廊較小，這對時效性要求非常高，必須一氣呵成完成對接與轉移任務。”對接機構與樣品轉移分系統技術負責人劉仲說。

他進一步解釋：“對接全步驟要在廿一秒內完成，一秒捕獲、十秒校正、十秒鎖緊。為此我們做了卅五項故障預案，從啟動開始到交會對接，全部採用自動控制。”

逾千測試確保成功

據介紹，八院工程研製單位從二○一一年就開始開展相關技術的攻關和工程研製，以突破輕小型弱撞擊式對接、複雜接口自動樣品轉移、對接與轉移一體化等關鍵技術。

劉仲介紹說，團隊構建了整機特性測試台、性能測試台、綜合測試台、熱真空試驗台四大測試系統，先後進行了六百六十一次對接測試、五百一十八次樣品轉移測試，通過不斷地測試、優化，確保自動對接與樣品轉移過程的萬無一失。團隊甚至在試驗中故意加入小故障，讓對接機構自動判別，進行故障排除，讓整個對接過程一氣呵成、穩妥可靠。