“嫦娥五号背后的故事：三十五项故障预案一项都没用到”

12月17日凌晨，嫦娥五号圆满完成中国首个地外天体采样返回任务，返回器携带珍贵的月壤样品，安全降落在内蒙古四子王旗预定区域。 据新闻报道，中国航天科技集团八院彻夜难眠的科技工作者们欢呼雀跃。 “为了保证任务顺利完成，我们做了35个故障预案，但最后一个项目没有用。 这是最好的结果！ ’一位科学技术人员高兴地说。

“轻装上阵”背后的智能太空服

北京时间12月17日凌晨1点左右，北京航天飞行控制中心通过地面测量站，向嫦娥五号轨道器和返回机组合体注入了高精度的导航参数。 之后，轨道器和返回器在距离南大西洋海面约5000公里处正常解锁分离，轨道器按计划回避了机动。

嫦娥五号轨道器是中国航天科学技术集团八院研制的，共搭载39台发动机，分布在舱体各位置。 在整个任务阶段，轨道器经过了19个飞行阶段、8个飞行姿态和5个不同的部署。

轨道器在任务飞行中成功地经受了太阳、月亮、空之间的高低温交替的考验。 温度最低时达到零下200度以上，最高时达到1300度以上。 轨道器热控系统由八院509开发。

据509的热控小组主任设计师赵吉喆介绍，为了让轨道器能够节约能源，“轻装上阵”，为了应对“时冷时热”的严峻考验，热控小组给轨道器穿上了“智能太空服”，

为了控制设备重量，设计小组优化设计了热管内部结构，新开发了微结构热管，不仅更轻，而且传热能力增加了130%。 小组还将厚度统一的多层绝热单元改为“量体裁衣”，各设备穿不同厚度的“粗空服”。

并且，通过将散热涂层的厚度减薄30%，设计更轻、更薄的柔性散热面，使用一体化的热设计理念，大幅降低了热控设计的重量。

通过大量的仿真实验，热控小组探索了“错峰补偿”的温度控制策略。 通过在轨道卫星上挖掘大量运行数据，估算热控涂层等材料参数在空之间的影响因素和性能变化规律，建立准确的温度场轨道预测模型。

在各设备准确掌握轨道温度的特征后，小组进行了“对症治疗”。 提出了各设备热控系统自主管理模式，确保热控系统在近月刹车、交会对接等关键阶段用电高峰时，实现了加热用电为零的目标，为嫦娥五号提供了充足的能源完成重要任务。

专家们表示，这些热控新技术、新理念不仅有望成功地保护和护航嫦娥五号，今后还将应用于遥感、深空探测等越来越多的行业。

“月球轨道取件”背后的35个故障预案

在嫦娥五号任务中，轨道器成功完成了地月往返运输、月球轨道会合、样品容器转移等重要任务。 将轨道器比喻为月球轨道上首次成功的“太空快递小哥”，这位“小哥”功名赫赫的背后，是八院研发团队长达十年的辛勤努力。 为了保证“大哥”在月球轨道上成功，研发小组制定了35个故障预测方案。

嫦娥五号探测器副总指挥张玉花介绍，为了实现轨道器和上升器“牢牢抓住，牢牢旋转”的既定目标，研究小组广泛调查了国内外对接机构的设计。 开展了4种对接方案设计和9种搬迁方案设计，包括上升器“推”、轨道器“移动”、反馈器“拉”3种，通过多轮方案比较和关键技术攻关，最终明确使用“抱爪式对接机构”，将连杆棘爪式的搬迁机构 该设计理念为世界首创，对接精度达到毫米级。

嫦娥五号对接与样品转移分系统副主任师刘仲介绍，对接与样品转移分系统分为主动件和被动件两个单机。 主动件包括三套挂爪机构和两个移载机构，每个挂爪机构和移载机构独立驱动，分别包括独立的挂爪驱动机构和移载驱动机构。 3套爪机构同步完成对接任务，2套移载机构同步完成样品移载任务。 经过周密计算，技术指标将逐步分解为单机下属的所有组件。

12月6日，轨道器与上升器在绕月轨道上对接，如期在21秒内完成，捕获1秒、10秒校准、10秒锁定、分秒不差，随后顺利完成样品转移交接。 “为了保证任务顺利完成，我们制定了35个故障预案，但结果一个也没用。 这是最好的结果！ ’刘仲高兴地说。

成功背后的661次对接和518次样品转移试验

“天上一分钟，地上十年功”。 嫦娥五号发送的视频中，看到轨道器与上升器对接成功后，管状的月壤样品容器自动从上升器转移到轨道器。 这个过程看起来很简单，其实是很多复杂的东西。

嫦娥五号探测器副总设计师查学雷表示，顺利完成样品转移不仅需要对接机构的高精度定位，还需要转移事业运动平稳、连续、互不干扰、相互配合，如何在地面上进行月球轨道的技术验证

为了在地面上开展验证试验，八院805的研发团队建立了整机特征测试台、性能测试台、综合测试台、热真空试验台四个测试系统，通过不断测试、优化，实现自动对接与传感器

高度自主的对接和样品转移、微重力、弱碰撞等许多复杂的对接初始条件，各个可靠性验证工作，集中了一次地面试验方法的设计和无数次试验的反复。 小组成员一次在实验中故意加小故障，让对接机构自动判别，进行故障排除，他们累计开展了661次对接和518次样品转移试验。

从2009年到2009年，八院805所开展了为期10年的月球轨道会合与自动样品转移技术攻关和工程研发。 处理了轻、弱碰撞式对接技术、多接口自动样品转移技术、突破对接与转移一体化技术等关键技术的轻量化设计、集成性高、对接精度高的轻、小型对接技术，以及在多重约束条件下实现大行程物品自动转移等关键技术课题 为我国月球探测三期任务实施奠定了技术基础，并填补了我国轻型对接机构在工程化研究行业的空白。

专家们将轨道自动转移功能与一体化的设计对接，很好地适应了深空无人探测和样品采集、转移等任务类型的诉求，为我国后续大型卫星低轨道补充了维护任务，其他深空探测任务。 (记者张建松)