軌返組合體與上升器分離後模擬圖。
新華社發
這是嫦娥五號軌道器返回器組合體逐漸接近上升器畫面。
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軌道器逐漸接近上升器。（圖片來源：中國航天科技集團八院）
據中新社電 北京時間12月6日12時35分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體與上升器成功分離，進入環月等待階段，準備擇機返回地球。
嫦娥五號任務是中國探月工程“繞、落、回”三步走規劃的收官之戰，同時也是中國目前技術難度最大、系統組成最複雜的航天任務之一。
11月24日凌晨，嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場發射升空。經過2次軌道修正、2次近月制動和組合體分離，12月1日23時11分，嫦娥五號探測器成功著陸在月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近的預選著陸區，並傳回著陸影像圖。
12月2日22時，經過約19小時月面工作，嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣，並按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。
12月6日5時42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6時12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。在對接組合體成功分離後，嫦娥五號將攜月球樣品擇機返回地球。
2噸多小胖子如何“追上”小姑娘？
嫦娥五號手把手教你秘籍
據中新社電 北京時間12月6日5時42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6時12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。
在環月軌道中運行的軌返組合體重達2.3噸左右，怎樣順利和體重僅有400公斤左右的上升器“牽手”成功？來看看嫦娥五號探測器的“專屬秘籍”。
最耐心的等待
12月1日，嫦娥五號著上組合體與軌返組合體分離，順利落月，開展“挖土”和封裝工作。與此同時，軌返組合體則在環月軌道上繼續飛行，安靜、耐心地等待與裝載月壤的上升器再次見面。重達2.3噸的“小胖子”——軌返組合體一邊數著星星，一邊算著與“小姑娘”上升器再次見面的日子，在2天時間內完成4次調相控制，在距離月表200 X 200公里的圓形軌道上完成長跑。中國航天科技集團五院專家打趣說道：“‘小胖子’很有耐心，在與上升器再次見面前做好最充分的準備，力爭以最帥氣的姿態等待上升器的到來。”
最親近的溝通
體重有800公斤左右的“小姑娘”——上升器在上升過程中成功“瘦身”到400公斤左右，以更苗條的身姿衝入15 X 180公里的環月橢圓軌道，通過與軌返組合體之間巧妙的溝通方式——遠程導引，進行四次軌道控制，進入到210 X 210公里的環月圓軌道上，在預定的交班點停留在軌返組合體的前方50公里處。在進入到交班點後的4個小時，軌返組合體就開始用更加親近的溝通方式——近程導引與上升器進行溝通，雙方通過自己攜帶的敏感器，即微波雷達互換信息，軌返組合體開始主動向上升器靠近。
最冷靜的心態
“小胖子看到心儀的對象出現時有些激動，但仍竭力讓自己冷靜下來，分步驟，分階段地向上升器靠攏。”專家解釋道。嫦娥五號軌返組合體為自己設置了4個停泊點，分別來觀察自身與上升器的姿態和狀態，是否一切是按照預期方案進行，50公里、5公里、1公里、100米，每一次停泊觀察都是對最終靠近時間和地點的精確把握。越到最後，軌返組合體反而更加冷靜，飛快進行精準計算和調整。
最深厚的實力
嫦娥五號軌返組合體能有如此能力，來源於五院研製團隊對交會對接任務的功力積累。在中國的太空探索歷程中，近地軌道交會對接技術正在快速地進步。
2012年6月，神舟九號與天宮一號對接成功，標誌著中國首次載人交會對接任務的成功，2013年6月，神舟十號與天宮一號順利進行了一次自動交會對接和一次航天員手控交會對接……這些都標誌著中國近地軌道交會對接技術的成熟。
飛船是在近地軌道上完成與空間站的交會對接，通信距離相對較近，並且能夠得到導航衛星的定位幫助，地面控制的精度更高。而此次嫦娥五號軌返組合體要在距離地球38萬公里的環月軌道上追逐上升器，這就對控制系統提出了更高的要求。軌道返回組合體要能夠適應更大的偏差，在沒有任何干預的情況下全自主地做出向“心儀對象”靠近的各個決策，這不僅是國內首次，更是國際首次。
最極致的細節
載人飛船與空間站交會對接是在近地軌道上採用撞擊式的方法完成，此次嫦娥五號軌返組合體卻要採用更加浪漫的方式，與上升器“牽手”對接。軌返組合體身上安裝了3個對接機構主動件，又稱為“抱爪”，在運動過程中完全貼近上升器，主動用“抱爪”緊扣上升器身上的對接機構被動件，將上升器拉入懷中，完成這次親密的“抱緊式”交會對接。
軌返組合體重達2.3噸，在運行過程中稍有不慎就會將身姿輕盈的上升器撞飛，這需要“小胖子”對於速度、位置都有極為細緻的把握，對微重力環境、熱環境等有極為細心的考慮，用極高的控制精度來保證任務的圓滿完成。
不僅交會對接的過程精巧細緻，交會對接的產品設計也極為精密。在多器之間月球樣品的通暢轉移，對各分系統的設計精度、裝配精度和製造精度提出了更高的要求，在進行指標分配時，裝配精度要達到毫米級，製造精度要達到微米級。
僅以樣品艙的艙蓋為例，產品經歷了五院總體設計部機構分系統團隊的8年打磨，在重量指標極其苛刻的前提下，樣品艙蓋能夠滿足多器以及多個分系統之間的複雜接口關係，在樣本容器完成對接轉移後，通過精密的單向止回機構將月球樣品穩穩地固定在樣品艙內，堪稱嫦娥五號探測器的“終極藏寶箱”。
在完成中國首次月球軌道交會對接、在軌樣品轉移後，下一步，嫦娥五號探測器攜帶月球“土特產”，重新投入地球的懷抱。
拍下月壤樣品
返回對接的“太空攝影師”
據新華社電 6日6時許，在38萬公里外的環月軌道，航天器上的鏡頭清晰地記錄了嫦娥五號上升器攜帶月壤樣品與軌返組合體的交會對接過程。
這張“硬核大片”背後的太空攝影師，是中國航天科技集團八院控制所研製的紅外及可見光雙譜段監視相機。
八院控制所光學導航專家鄭循江介紹，該相機主要記錄嫦娥五號軌道器與上升器的交會對接過程，以及軌道器與著陸器/上升器組合體分離、與支撐艙分離過程，集紅外和可見光成像於一體。紅外和可見光傳感器經各自的光學鏡頭，獲取圖像數據，根據遙控指令的要求，可在六種拍攝模式中自由切換，實現紅外和可見光分別或同時成像。
“相當於給普通相機加了一個夜視儀，即使交會對接過程發生在月背，接受不到太陽光照，我們也可以通過紅外相機記錄下全過程，確保全天時、全光照條件下記錄交會對接過程。”鄭循江說。
該相機的可見光譜段分辨率達到2048×2048，紅外譜段分辨率為640×480，在此基礎上，還實現了紅外和可見光同時成像，從而給地球上的觀眾帶來了高清的視覺感受。
來源：武漢晚報
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