西安|西安科技助力嫦五落月“挖土”_月球|软着陆|测控|研制过程中

12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。（新华社采访人员金立旺摄）

（航天五院西安分院供图）

研发人员正在工作。（航天五院西安分院供图）

经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅， 12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。
嫦娥五号在月球表面成功软着陆，离不开西安科技力量的助力，中国航天科技集团五院西安分院研制的微波测距测速敏感器、测控天线、数传子系统是“五妹”轻盈落月的关键，中国航天科技集团六院研制的探测器推进分系统也为“五妹”登月一路护航。
航天力量
航天五院西安分院
“泊车雷达”“贴身手机”“金牌数传”
助力“五妹”拥抱月球
本报讯（采访人员关颖）12月1日23时许，嫦娥五号探测器成功落月，举世瞩目的“五妹”成功“打卡” ，标志着我国科学探测器第三次成功软着陆于月球表面。此次，中国航天科技集团五院西安分院为嫦娥五号探测器研制的微波测距测速敏感器、测控天线、数传子系统是“五妹”轻盈落月的关键。
在嫦娥五号探测器抵达月球轨道后，着陆器携带着上升器着陆于月球表面。西安分院为嫦娥五号探测器研制的微波测距测速敏感器相当于在着陆器上安装了一部“泊车雷达” 。这部雷达在着陆器距离月球表面15公里的时候正式开始工作。
“该雷达可以探测着陆器与月球表面的距离以及着陆器下降的速度，并向上升器的制导、导航与控制分统（GNC分系统）提供速度和距离的信息，以便于着陆器来判断降落的落点和速度。 ”西安分院微波测距测速敏感器主任设计师张爱军说。微波测距测速敏感器将极大方便“五妹”控制身姿顺利“泊车” ，可以说是嫦娥五号探测器感知落月路的明亮“双眼” 。
在研制任务中，西安分院经过技术升级及采用新材料，将微波测距测速敏感器的重量减少到14公斤，相比于嫦娥三号减重近10公斤。除了技术上的改进，微波测距测速敏感器在研制过程中也经历了重重考验。 “研制人员为了充分验证不同的工作环境，先后开展了包括校飞试验、吊装试验在内的四次外场试验。 ”张爱军说。
研制团队对飞机的力学振动、微波测距测速敏感器产品的安装布局、整个系统的供电等都做了充分的论证，确保校飞方案切实可行。当时校飞试验开展是在12月份，在寒风中，团队系统测试人员对产品每个指标都进行了严格测试，以确保飞行前产品状态良好。在机场校飞试验中，先后开展了5个架次的飞行，充分验证了天线的收发性能、振动状态下的工作效果，并在飞机飞行的极限高度验证了嫦娥五号微波测距测速敏感器的作用距离。
除了微波测距测速敏感器可以探测落月的速度和距离的信息之外，西安分院为嫦娥五号研制的测控天线和数传子系统也是成功实现落月的关键。安装在上升器上的测控天线相当于是“五妹”随身携带的“手机” ，与月球之间的测控通信主要依靠这部“手机”完成。落月过程中的测控通信的信号都是通过测控天线来发送和接收的。而数传子系统则在落月的过程中，将着陆器在着陆过程中拍摄的照片实时地传回地面，为地面的决策提供依据。
不简单的软着陆
险！稳！准！
揭秘“嫦五”落月三大看点
■新华社采访人员胡喆彭韵佳
险！600公里外“全自主跳伞”
在距月面1.5公里时，嫦娥五号利用光学成像敏感器进行粗避障，剔除大型障碍物；距月面仅百米时，嫦娥五号上的备用激光三维成像敏感器进行精确避障，精准识别选好落点。
一边下降一边避障，待嫦娥五号飞到选定着陆点后，一个侧身开始垂直下降，并在距离月面较近时关闭发动机、自由落体……
着陆腿缓冲着陆！至此，嫦娥五号完美落月！
主动减速、快速调整、迅速接近、精准选点、稳步着陆……整个落月过程，一系列复杂精细的动作都由嫦娥五号自主完成，犹如一位在月球凌空漫步的袅袅仙子，婀娜多姿。
“嫦娥五号任务的落月和近月制动一样，都是只有一次机会，必须一次成功。可以说，落月的过程就是边飞行边找寻落点，在15分钟内，完成约600公里外的全程自主跳伞。 ”中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器系统副总设计师彭兢说。
为了实现“选址正确，落得准确” ，嫦娥五号采用了中国航天科技集团五院502所已经在嫦娥三号和四号上应用的“粗精接力避障”的方式，即在502所研制的制导导航与控制（GNC）系统的指挥下，将“粗避障”与“精避障”相结合，让嫦娥五号稳稳地降落。
稳！嫦娥五号“大腿”显身手
落月的关键在于“平稳”二字。嫦娥五号落月时，撞击月面会形成较大的冲击，必须设计相应的着陆缓冲系统，吸收着陆的冲击，保证探测器不翻倒、不陷落。而着陆缓冲机构，通俗地说就是嫦娥五号的“腿” 。
这四条缓冲、支撑一体化的“腿”可不一般，它们是嫦娥五号机构分系统团队精心设计、巧手研制，更拥有嫦娥三号、嫦娥四号的完美基因。
据介绍，着陆缓冲机构具有完全自主知识产权的“偏置收拢、自我压紧”式方案，保证了收拢简单、展开可靠，解决了着陆缓冲、着陆稳定性等多方面的问题。与嫦娥三号的着陆缓冲设计方案相比，由于任务难度增加，嫦娥五号任务的着陆缓冲能力要求提高了30% ，但机构重量指标却减少了5% ，这为研制团队带来了不小的难题。面临减重的难关，研制团队反复迭代，最终达到了设计指标，确保了嫦娥五号稳定可靠地完成与月球的亲密“拥抱” 。
准！落月点仍属月球探测“处女地”
此次嫦娥五号的月球着陆区域名叫“风暴洋” ，周围有1300米高的火山群，环境之险峻名副其实，让嫦娥五号此行更加充满探险的意味。随着嫦娥五号的造访，月球风暴洋举世闻名。
科学家们认为，着陆在此是十分明智的选择。从地球上看起来，这里更像是广阔、黑暗的熔岩平原。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。
为何选择在这里？虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
（据新华社北京12月1日电）
航天六院
西安“金牌动力”
一路护航“嫦五”探月返乡
本报讯（采访人员关颖）2020年12月1日23时许，嫦娥五号探测器在跨越38万公里之后，实现了嫦娥妹妹与月亮姐姐的第三次相见。而这场跨越了38万公里的落月之旅，则依靠于中国航天科技集团六院研制的嫦娥五号探测器推进分系统精准暖心的一路护航。
从11月24日嫦娥五号成功发射到12月1日深夜的完美落月，探测器推进分系统整个工作表现非常棒。航天六院专家介绍，区别于嫦娥三号、嫦娥四号的着巡组合体构型，嫦娥五号采用轨道器、返回器、着陆器、上升器的四器串联构型，探测器的飞行模式也有多种组合，存在四器组合体、着上组合体、轨返组合体等形态，任务全程要经历多种飞行姿态和数十次姿态调整。六院研制的三套推进分系统，研制交付的77台性能功能各异的大小发动机，分别承担轨道修正、近月制动、月面上升等一系列繁重任务。为探测器每一阶段的任务暖心护航，既为探测器提供主要动力，又为探测器提供俯仰、偏航、滚动的姿态指向控制力矩和轨道调整动力，特别是最后落月之前的7500N变推力发动机一系列的工作堪称完美。
7500N变推力发动机，是推进分系统中个头最大的发动机，被誉为嫦娥姐妹的登月“神器” 。为完成探测器中途修正、近月制动、动力下降、悬停段等软着陆任务， 7500N变推力发动机不仅要经历发射、地月转移、环月、动力下降等多个工作阶段，更要经受复杂的力学环境、热环境、空间环境等条件考验。经过航天六院科研人员的艰苦探索和顽强攻关，研制人员突破了“高性能、长寿命的推力室技术”“流量精确调节与稳定技术”和“发动机系统优化与集成技术”三大关键技术，为嫦娥五号落月提供了坚实保障。
截至目前，着陆器推进子系统、轨道器推进子系统的工作都经历了一轮检验；而最让人期待的上升器上装配的六院发动机，将在嫦娥五号完成采样后，开始震撼人心的表演：助推上升器离开月球，飞向久久等待的轨道器，并与之进行交会对接，踏上返乡之旅。
设计两种“挖土”模式
“嫦五”按计划开展月面采样工作
新华社北京12月2日电（采访人员胡喆）采访人员从国家航天局获悉， 12月2日4时53分，探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。探测器于12月1日23时许成功着陆月面后，开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作。
【西安|西安科技助力嫦五落月“挖土”】目前，着陆器和上升器组合体正按计划进行表取采样。嫦娥五号探测器自动采样任务采用表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。