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2020年12月2日22时 ， 经过约19小时月面工作 ， 探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样 。 实际上 ， 从11月28日嫦娥五号第一次近月制动开始 ， 一系列密集且关键的轨道控制已经在有序展开 ， 包括第二次近月制动、组合体分离、环月降轨、变轨等 ， 所有的操作都离不开轨道这条太空中的“生命线” ， 而牢牢掌握这条“生命线”的就是北京飞控中心的轨道团队 。 嫦娥五号穿梭在浩瀚无垠的太空 ， 唯有这条轨道线始终将其牵引 ， 让它能够飞得远还能平安回来 。 在“嫦五”平安落地之前 ， 北京飞控中心轨道机房团队全体成员将不分昼夜地用心守护嫦娥五号探测器 。
文、图/广州日报全媒体采访人员 冯秋瑜 通讯员 宋星光
多项首次挑战 ， 轨控贯穿始终
“航天器在天空中一分钟 ， 我们就牵挂60秒 。 ”北京航天飞行控制中心轨道室主任陈明介绍 ， 嫦娥五号任务各飞行阶段耦合性强、推进余量低、月面工作时长固定等约束条件多 ， 对轨控策略设计、轨道控制精度和应急轨道重构均提出了更高要求 。
陈明介绍 ， 在轨道设计上 ， 飞控中心提出“定时定点着陆、定时起飞规划”策略 。 在地月转移、近月制动、环月降轨、动力下降四个飞行阶段进行联合轨道控制 。 通过优化调整四器组合体环月轨道倾角和近月制动的法向分量 ， 以保证着上组合体在预定起飞时刻的位置位于轨道器环月轨道面内 。 通过优化调整着上组合体环月降轨的开机点位置、时长和法向分量 ， 修正近月制动控制偏差 ， 并瞄准动力下降点时刻和位置 ， 以保证在各个阶段飞行偏差情况下均能满足着陆和起飞控制要求 。
【生命线|昼夜守护嫦娥五号“生命线”】方案预案精心 ， 应急才不惊心
在轨道设计中 ， 还要充分考虑各种突发情况 ， 具备随时处置的能力 。 由于联合轨道控制环环相扣 ， 近月制动、环月降轨、动力下降等各个关键控制过程决定任务成败 ， 且相互制约 ， 一旦其中的一个节点发生异常 ， 想要保证应急处置后的飞行状态回归的难度极大 ， 这无疑是应急轨道重构的巨大挑战 。
面对这一难点 ， 嫦娥五号任务轨道专家组组长刘勇扛起了任务轨道关键技术攻关的重担 。 从嫦娥一号到嫦娥五号 ， 刘勇用十几年的夜以继日努力换来了众多关键技术突破 ， 确保了历次任务航天器在太空中的安全 。 此次嫦娥五号任务中 ， 他和团队再次突破了月球高精度定时定点着陆、定时起飞、多器联合轨道控制快速优化、月地返回速度增量最优入射和快速优化、应急轨道控制与轨道重构等关键技术 ， 赋予了探测器在多种应急处置分支下的快速调整能力 ， 让其在突发情况后还能回归正常轨道 ， 继续完成后续工作 。
测量计算到位 ， 让定轨不脱轨
在轨道控制上除了做足方案预案 ， 精准的轨道测量也要贯穿始终 。 这不仅有赖于轨道团队 ， 北京飞控中心还有一个关键系统发挥着巨大作用 ， 那就是深空干涉测量系统 。
干涉测量岗位工程师任天鹏向采访人员介绍：“我国的深空干涉测量系统具有测站全球布局、基线长度更长、基线构型丰富的优势 ， 在此次任务中首次开展了‘纳米比亚-阿根廷’基线准实时干涉测量 ， 极大支持了探测器轨道的快速确定 。 ”在此次任务中 ， 系统获取的精准测量数据提供给轨道团队 ， 轨道团队快速完成探测器的精确轨道确定 ， 他们之间彼此配合 ， 稳稳握住了嫦娥五号的“生命线” 。
而在着上组合体与轨返组合体两两分离后 ， 还需要实现对两双目标进行同时测控 ， 为此 ， 要统筹把握两者的测定轨精度和遥控指令上注要求 。 在这一阶段 ， 深空干涉测量系统所具备的高测角精度得以体现 ， 在定轨过程中能有效提高环月飞行目标的定轨精度 。
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