“穿針引線”背後的神技

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。這是中國首次實現月球軌道交會對接。中國航天科技集團五院西安分院為嫦娥五號探測器研製的交會對接微波雷達，是上升器和軌道器之間進行交會對接的關鍵設備。

微波“紅娘”助“牽手”

在距離地球卅八萬公里外，“身高”約兩米、“腰圍”約九米的軌道器要與“身高”約一米、“腰圍”約三米的上升器實現交會對接，無異於在太空中進行“穿針引線”。要成功實現“穿針引線”，瞄“針眼”的過程就非常重要。西安分院研製的交會對接微波雷達通過捕獲、跟蹤、測量等一系列手段，為兩個飛行器“穿針引線”式的交會對接瞄準“針眼”，實現精準對接。

據西安分院嫦娥五號交會對接微波雷達技術負責人鍾興旺介紹，該雷達包含兩部分，一部分安裝在軌道器上，一部分安裝在上升器上。交會對接微波雷達具備捕獲、跟蹤、測量和雙向通信能力。

建立測量通信鏈路

當嫦娥五號探測器在月面完成採樣之後，上升器攜帶着月壤樣品返回環月軌道。此時，軌道器對上升器實施追蹤，在追蹤至大約一百公里範圍時，交會對接微波雷達開始開機工作，安裝在上升器上的應答機開始工作。同時，安裝在軌道器上的交會對接微波雷達主機開始發射和接收信號，通過捕獲建立測量和通信的鏈路。

“交會對接微波雷達可以實現對軌道器與上升器之間相對距離以及其變化率的測量，同時可以測量兩器之間方位、俯仰角度及其變化。這些數據信息都會源源不斷地向軌道器的制導、導航與控制分系統（GNC分系統）這個中央處理器發送，為兩器的交會對接提供實時的信息。”鍾興旺說。

除了通過測距、測速和測角為太空“穿針引線”瞄“針眼”之外，交會對接微波雷達還可以實現兩器之間的通信。從兩器相距一百公里之間建立通信鏈路一直到兩器相距○點二米的範圍之內，可以實現軌道器和上升器之間的雙向通信，包括指令等一些信息都要通過器間的雙向通信來實現。

在兩器距離二十公里的時候，其他輔助手段也加入到測量過程，為“穿針引線”增加保障。在經過捕獲、追蹤、懸停、保持等一系列動作之後，軌道器和上升器將成功實現交會對接，“穿針引線”成功實現。

多項指標優於他國

鍾興旺介紹說，與國外的交會對接測量系統相比，西安分院研製的交會對接微波雷達性能指標高，無論是測速精度、測角範圍和精度上都優於國外同等的測量系統。由於本次交會對接測量系統要求在一百公里到五米的距離範圍內，都能正確提供兩航天器之間的相對運動參數，且必須保證在兩器相距○點二米的距離時能够實現可靠的雙向通信，對雷達的發射功率、系統的靈敏度、動態範圍和處理能力提出很高要求。（西安六日電）

中新社記者 田進 張學良