光明日報記者 詹媛 光明日報通訊員 李喬

12月19日，嫦娥五号從月球挖的“土”正式移交了相關科研單位，我國首次地外天體樣品儲存和研究工作拉開序幕。回顧此次嫦娥五号月球挖“土”，自11月24日，嫦娥五号發射入軌，經曆了地月轉移、近月制動、在軌分離、平穩落月、鑽表取樣、月面起飛、交接對接及樣品轉移、環月等待、月地轉移、再入回收等階段。各環節順利進行，離不開航天科研人員的科技保障。日前，記者前往中國航天科工集團二院，一探該院多種保障嫦娥五号順利“繞、落、回”背後的科技力量。

圖為搜索回收人員穿戴搬運外骨骼成功完成搜索回收任務。搜索回收分隊供圖

測量雷達“緊盯”火箭飛行

在長征五号運載火箭帶着焰尾拔地而起的幾分鐘内，該院23所兩部固定式脈沖測量雷達快速采集着火箭的飛行信息，确保指控中心能第一時間掌握全局，做好安全控制。

這是雷達測量的第一棒。從點火的那一刻開始，23所探測雷達像兩雙“鷹眼”，緊盯火箭飛行。據相關科研人員介紹，這兩部測量雷達主要用于運載火箭發射上升段的外彈道測量，為發射場指控中心實時提供火箭距離、方位、俯仰等精确坐标信息和徑向速度數據，一旦火箭飛行出現偏移軌道的狀況，即刻就能發現。

因為不受雨雪台風等天氣因素影響，在火箭飛行觀測的初始階段，它們扛起了“大梁”。據介紹，這種測量雷達先後圓滿完成長征七号、長征五号首飛等數十次飛行任務，為嫦娥五号飛行保駕工作奠定紮實基礎。

聲表面波濾波器讓“嫦娥”更“耳聰”

在此次任務中，該院23所還提供了另外一個“神器”——自主研發的聲表面波濾波器，它們同時安裝在嫦娥五号及長征五号火箭中，主要應用在測控、應答機等分系統，全力保障嫦娥五号信号接收、過濾雜波，以及各分系統信号接收、處理。

“航天器發射中一旦有了信号幹擾，地面接收到的信息就好比接聽串了線的電話。”相關人員介紹說，聲表面波濾波器能夠輕松過濾掉“高次諧波、鏡像信息、發射漏洩信号以及各類寄生雜波幹擾”等各種幹擾信号，保證發射場指控中心可以清晰接收準确信号，“相當于讓‘嫦娥’更‘耳聰’”。

據了解，為了濾除無用信号，更好助力嫦娥五号太空觀測，确保與地面中心的信号暢通，23所對每一個濾波器都精雕細琢，聲表濾波器的最細線條寬度達到0.3微米，相當于頭發絲直徑的1/200，每一個合格的高可靠性聲表面波器件，都要在高倍顯微鏡下“過關斬将”并至少經曆3次超聲波或等離子清洗，才能保證元器件的可靠性。

晶體元器件穩住探月“脈搏”

嫦娥五号的頻率信号如同人體的脈搏，脈搏的穩定是它穩定正常工作的前提。

二院203所研制生産的數百隻自主可控晶體元器件，作為嫦娥五号中電子設備的心髒，牢牢穩住嫦娥飛行的“脈搏”。包括晶體振蕩器、石英諧振器等在内的多種型号晶體元器件為嫦娥五号的發射、測控、在軌飛行、采樣、返回等提供了穩定、可靠的頻率信号。

據介紹，203所研制生産的某型高性能時鐘晶體振蕩器，可以說是“功勳”産品，此前已大量運用在探月工程中。此次，在嫦娥五号任務中，它再次成為多面手，從充當“千裡眼”和“順風耳”的通信設備、控制嫦娥精準着陸的控制系統，到拍攝“廣寒宮”的光學電子設備、控制嫦娥采樣返回的控制系統，處處都有它忙碌的身影，全力保障嫦娥五号在遙遠的太空中“控得住”“采好樣”“順利返回”。

203所為嫦娥系列研制的抗沖擊溫補晶體振蕩器，具有頻率準确、耐受沖擊的特點。此次嫦娥五号使用了數隻這樣高精度的抗沖擊溫補晶體振蕩器，這些“神器”都是處于“關鍵崗位”，它們的輸出信号頻譜幹淨，為嫦娥五号衛星信标機提供精準信号，保證“嫦娥”平安回家。

另一型高精度溫補晶體振蕩器，是頻率控制的“大咖”，它可以輸出更加精準穩定的頻率信号。經過進一步設計和工藝攻關後，能夠大幅提高嫦娥五号的性能指标、可靠性、頻率穩定度，溫度工作範圍提高了近一倍，并具有良好的環境适應性。

微波雷達做“嫦娥”銳利的“眼睛”

依托首次月壤采樣返回任務，二院25所交會對接微波雷達首次實現月球軌道應用。

25所自主研制的月球軌道交會對接微波雷達，是實現月球軌道交會對接和月壤轉移的關鍵設備，用于嫦娥五号軌道器和上升器之間相對位置與相對姿态的精确測量，同時實現雙向空空通信，就像互相能看見的銳利“眼睛”，引導兩個航天器最終實現月球軌道交會對接，保證月壤采樣安全轉移。

不同于地球軌道交會對接，微波雷達在月球軌道交會對接是遠距離測量的唯一手段，也是保證上升器在環月軌道和軌道器對接并把月壤樣品轉移到軌道器的關鍵。

火箭發射後，微波雷達随嫦娥五号探測器飛行約7天到達月球軌道，随後雷達主機及天線随軌道器與返回器形成的軌返組合體環月飛行，應答機主機及應答機天線随着陸器與上升器落月完成月壤采樣。之後上升器從月面起飛進入環月軌道，開始月球軌道交會對接。微波雷達在交會對接階段工作，從約100km處開機工作，為導航控制分系統提供軌道器與上升器間的相對運動參數，同時進行雙向空空通信，直至對接機構捕獲鎖定上升器，将上升器中的月壤樣品和容器轉移到返回器。

搬運外骨骼輕松抱“嫦娥”回家

當嫦娥五号返回器在預定地點着陸後，該院206所搬運外骨骼助力回收大隊成功搜救返回器。

據介紹，這個搬運外骨骼包含上肢助力模塊和下肢助力模塊，負載能力達50公斤，通過電動直驅助力模塊及智能步态分析算法，配合人體上下肢關節發力，降低人體能耗，同時為穿戴者提供了上肢臂力、腰肌及臀大肌助力，在負重搬運機動時可省力約60%，幫助穿戴者承擔更大載荷，能夠更輕松地抱“嫦娥”回家。

此次任務中，兩名身穿外骨骼的搜救回收隊員攜帶搜救設備從直升機降落點快速機動至返回器着陸點，并在返回器旁插上一面鮮豔的五星紅旗。與此同時，搬運外骨骼還協助搜救回收大隊在返回器周邊快速搭建應急通信、照明及電力保障體系，确保搜救回收任務快速、安全、高效完成，為整個嫦娥五号探月任務收官畫上圓滿句号。

《光明日報》（ 2020年12月21日08版）

來源： 光明網-《光明日報》