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机构|太空抱爪！揭秘中国月球“取货”背后的关键“牵手”

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机构|太空抱爪！揭秘中国月球“取货”背后的关键“牵手”
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效果图 来源：中国航天科技集团八院
中新网上海12月6日电(郑莹莹 郭超凯 王玓瑭)北京时间12月6日5时42分 ， 嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接 ， 并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中 。 这是中国首次实现月球轨道交会对接 。
要顺利接到月球“‘土’特产” ， 并非易事 。 中国航天科技集团有限公司八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花说 ， “我们在嫦娥五号上采用了抱爪式对接机构 ， 通过增加连杆棘爪式转移机构 ， 实现了对接与自动转移功能的一体化 ， 这些设计理念都是世界首创 。 ”
“所谓‘抱爪’ ， 形象地说 ， 就像我们手握棍子的动作 ， 两个方向一用力 ， 就可以把棍子牢牢地握在手中 。 ”嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇介绍 。
嫦娥五号探测器采用的对接机构 ， 是由3套K形抱爪构成的 ， 当上升器靠近时 ， 只要对准连接面上的3根连杆 ， 将抱爪收紧 ， 就可以实现两器的紧密连接 。
【机构|太空抱爪！揭秘中国月球“取货”背后的关键“牵手”】而轨道器和上升器对接完成后 ， 还要进行一个重要动作 ， 就是将上升器上装有月壤的样品容器转移到返回器中 。
胡震宇介绍 ， 连杆棘爪式转移机构 ， 采用了一个非常巧妙的设计 ， “我们利用2套倒三角形构型的棘爪 ， 通过4次伸缩 ， 使得容器逐渐移动到返回器中 。 这个构型很像我们经常使用的扎带 ， 相连后就只能单方向传递 ， 只能前进不能后退 。 ”
捕获、收拢、转移 ， 看似简单的过程 ， 但要在38万公里之外高速运行的飞行器上实现却远远没有那么简单 。
“月球轨道相对于地球轨道有时延 ， 时间走廊较小 ， 这就对时效性要求非常高 ， 必须一气呵成完成对接与转移任务 。 ”对接机构与样品转移分系统技术负责人刘仲说 。
他进一步解释 ， “对接全步骤要在21秒内完成 ， 1秒捕获、10秒校正、10秒锁紧 。 为此我们做了35项故障预案 ， 从启动开始到交会对接 ， 全部采用自动控制 。 ”
八院工程研制单位从2011年就开始开展相关技术的攻关和工程研制 ， 以突破轻小型弱撞击式对接、复杂接口自动样品转移、对接与转移一体化等关键技术 。
刘仲介绍 ， 团队构建了整机特性测试台、性能测试台、综合测试台、热真空试验台四大测试系统 ， 先后进行了661次对接测试、518次样品转移测试 ， 通过不断地测试、优化 ， 确保自动对接与样品转移过程的万无一失 。 团队甚至在试验中故意加入小故障 ， 让对接机构自动判别 ， 进行故障排除 ， 确保整个过程一气呵成、稳妥可靠 。 (完)

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