嫦娥五号飞向月球“挖土”，上海航天干了这些大事

莫冰静

这必将是载入中国航天史册的一天。
2020 年 11 月 24 日 4 时 30 分，我国在文昌发射场用长征五号运载火箭，成功将嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启探月三期收官之旅，将实现我国首次月球无人采样返回。
作为中国航天的中坚力量，位于上海的中国航天科技集团八院，在嫦娥五号任务中再次彰显了 " 上海航天 " 的担当。此次任务，八院承担了长征五号助推器和嫦娥五号轨道器的研制任务。4 个助推器提供了长征五号起飞 90% 的推力；轨道器作为主动飞行器承担地月往返运输、月球轨道交会对接、样品容器转移等任务，将实现人类首次月球轨道无人自动交会对接和样品转移、我国首次深空环境多次分离、首次月地转移入射等。
按照计划，火箭发射升空后，嫦娥五号轨道器携带着陆器、上升器以及返回器完成地月转移、中途修正和近月制动。进入环月轨道后，轨道器与着陆上升组合体分离，携带返回器留轨。之后，轨道器将与从月面起飞的上升器进行主动交会对接，完成人类首次月球轨道自动交会对接任务，并将上升器携带的样品容器转移至返回器；与对接舱、上升器组合体分离后，轨道器将携带返回器进入月地转移轨道，在距离地球 5000 公里处将返回器分离，并保证其再入初始条件。
嫦娥五号轨道器作为地月往返运输器，其使命贯穿整个探测任务始终，在技术上呈现 " 三多 " 特点：
一是飞行阶段多。轨道器参与运载发射、地月转移、近月制动、环月运行、月面下降、月面工作、月面上升、交会对接、环月等待、月地转移和再入回收等探测器系统 11 个飞行阶段中的 8 个阶段，史无前例。
二是器间状态多。轨道器在飞行过程中有 6 种组合体状态，承担器间分离、交会对接与样品转移等关键任务，多种组合体飞行状态，器间接口复杂，轨道器任务过程要经历多次的变轨和姿态调整，轨道飞行、姿态控制难度大，机、电、热接口可靠性要求高。
三是分离次数多。轨道器要顺利完成地月转移，并将装有样品容器的返回器带回地球，整个过程涉及 5 次分离，包括与火箭分离、与着陆上升组合体分离、与支撑舱分离、与对接舱上升器组合体分离、与返回器分离，在轨分离次数多，分离环境复杂，系统设计难度极大。
为此，八院嫦娥五号研制团队成功突破了高可靠连接分离技术、月球轨道对接与样品转移技术、总体优化与结构轻量化技术、分布式综合电子技术等关键技术，攻克了抱爪式对接机构、连杆棘爪式转移机构等研制和地面试验难题，这也将为后续月球探测和深空探测任务奠定基础。
栏目主编：刘锟 本文作者：刘锟 文字编辑：刘锟 题图来源：中国航天科技集团
题图说明：轨道器和返回器组合体