四大技術煉成“太空郵差”
——帶你認識嫦娥五號軌道器
等待樣品容器安全轉移至返回器過程中，攝影師現場抓拍記錄6日6時6分6秒這一瞬間。 張文軍攝
嫦娥五號探測器由4個部分組成，其中，軌道器作為貫穿任務全過程的核心產品，是名副其實的“太空郵差”。
它將在相距38萬公里的地月之間，構建一條太空“物流”通道，既承擔地月往返運輸的任務，將乘客安全地送往目的地，同時又要在太空中穩妥地完成貨品的“接收”“裝箱”，將珍貴的月壤投送回藍色星球。
“在整個任務過程中，軌道器在軌共有5次分離，6種組合體狀態，承擔地月往返運輸、器間分離、交會對接與樣品轉移等關鍵任務，是目前最複雜的空間飛行器之一。”中國航天科技集團八院（以下簡稱八院）嫦娥五號探測器副總設計師查學雷介紹。
針對整個任務飛行狀態多、器間接口多、工作模式多、技術攻關難、地面驗證難等特點，研製團隊突破了4項關鍵技術，煉就了這名“太空郵差”。
連接分離技術
連接穩固、分離可靠
嫦娥五號多器分工合作的狀態，造就了探測器在太空中多次分離、組合的變形過程，這在我國航天器中絕無僅有。
其中，軌道器就擁有5個分離面，既要保證組合狀態下器與器連得穩固，同時又要確保分離過程的安全可靠，這是探測器研製的難點之一。
記者從八院瞭解到，軌道器摒棄了傳統的艙段間包帶連接方式，創新採用多點高強度分離螺母進行連接，通過在各分離面配置不同數量的分離螺母以滿足艙段間連接強度與剛度要求。同時雙作動分離螺母包含兩套解鎖機構，其中任意一套動作都能確保分離面每一個分離點的可靠分離。
連接穩固、分離可靠的連接解鎖與分離關鍵技術，成就了嫦娥五號的從容飛天之旅。
抱爪式對接機構
對接精度達毫米級
嫦娥五號在38萬公里外實施我國首次月球軌道自動無人交會對接與樣品轉移，對接機構中的運動位置精度和對中性，是影響樣品容器轉移的關鍵。記者從八院獲悉，其對接精度要求達到毫米級。
過去載人航天工程所用弱撞擊型周邊式對接機構已不適用，八院研製團隊創造性地研製出了抱爪式對接機構，配合採用棘爪式轉移機構，在自動無人交會對接的同時實現樣品容器的自動轉移。
這一技術是世界首創，成就了嫦娥飛天採樣返回中極為重要的一環。
結構輕量化技術
實現“雞蛋殼上掛秤砣”
受探測器整體重量約束的影響，軌道器在具備強大承載能力的同時，還必須身輕如燕。
為了做到身材比例的完美，軌道器首次使用大承載複雜構型輕量化結構、多次分離複雜構型、多冗餘路徑複合傳力結構、大承載複合材料一體成型插層變厚度承力球冠技術等7項創新技術，結構質量比達到9.6%，真正實現效能最優。
例如，重量僅有46千克的承力球冠，能夠承載3噸重的貯箱，具備30噸的極限承載能力，讓“雞蛋殼上掛秤砣”不再是傳說。
通過積極創新設計，軌道器內有錚錚鐵骨，外有完美身材，擎得起飛天夢想，穩得住每個動作。
分佈式綜合電子技術
分區管、易拓展
軌道器採用分艙段設計，各艙段都有對應的配電管理、熱控管理、信息管理需求。如果按照傳統的模式進行整器電氣設計，需要大量的跨艙段電纜進行信息交互，會對軌道器的重量設計、分離面設計、電纜網設計以及整器總裝造成負擔。
為此，研製團隊創新提出了分區域管理的分佈式綜合電子單機設計思想，通過區域劃分和整體佈局，最大可能地減少穿艙電纜與艙段內硬線連接。
同時，團隊還創新提出整器電氣管理的區域化、標準化、模塊化設計思想，通過制定一系列標準規範，使得綜合電子系統做到從內到外整齊標準，靈活組裝、易於拓展，跑得穩軟件，傳得好信號，點得起火工品，控得住機構。
目前分佈式綜合電子技術已在多種飛行器推廣應用，走出了一條不同以往的新路。(王玓瑭 本報記者 付毅飛)
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來源：科技日報
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