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交会对接!样品转移!嫦娥五号是怎样完成这次“深情拥抱”的?
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会合与对接!样品转移!嫦娥五号是如何完成这个“深情拥抱”的?记者从国家航天局获悉,北京时间12月6日5时42分,嫦娥五号上升器与轨道器和返回器组件成功交会对接,样品容器于6时安全转移到返回器:12。.这是我国首次实现月球轨道交会对接。轨道器逐渐接近上升器。国家航天局供图 从上升器进入绕月轨道开始,通过远程引导和短程自主控制,轨道器和返回器组件逐渐接近上升器,用爪子捕捉上升器,完成交会和对接。

未来,嫦娥五号轨道器和返回器组合将与上升器分离,并在适当的时候返回地球。轨道器和上升器合作。让会合和对接。

国家航天局供图 那么这个深情的拥抱是如何在38万公里外完成的呢?对接机构设计理念是嫦娥五号采用的世界首创对接方式,与我国载人航天任务的交会对接有很大不同。载人航天所用对接机构学名是异体同构的外围对接机构。

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对接后可形成约80厘米的通道,方便航天员通过。探月对探测器的质量和空间有着严格的限制。

嫦娥五号对接机构必须小巧精准,重量必须减轻到外围对接机构的十五分之一,还必须具备样本容器捕获和自动转移功能。据t的嫦娥五号探测器副总司令张玉华介绍。中国航天科技集团公司第八研究院,研制团队在嫦娥五号上采用了爪式对接机构。

通过增加连杆和棘爪式转移机构,实现了对接和自动转移功能。一体化。这些设计理念是世界首创。

据嫦娥五号轨道飞行器技术副总经理胡振宇介绍,这种对接机构由三组K形爪组成。“所谓的爪握,就像我们手里拿着一根棍子的动作,当我们向两个方向施力时,我们就可以把棍子牢牢地握在手中。”他说,当上升器靠近时,瞄准连接面上的3根木棍。用连杆拧紧卡爪,实现两台设备的紧密连接。

捕捉、收集、转移的过程看似简单,但在38万公里外的高速飞行器上实现却并不容易。“月亮的。rbit 相对于地球轨道延迟,时间走廊小。

这对时效性要求非常高,对接和转运任务必须一口气完成。”对接机构和样品转运子系统技术总监刘忠说,整个对接过程要在21秒内完成, 1秒抓拍,10秒修正,10秒锁定。为此,开发团队制定了35个故障方案,从启动到交会对接均采用自动控制。

交会对接模拟动画。来源:中国航天科工集团还建设了整机特性试验台、性能试验台、综合试验台、热真空试验台4个试验系统,进行了661次对接试验和518次样品转移试验。

科研人员甚至特意在实验中添加了小故障,让坞站起来。g 组织自动识别和排除故障,确保自动对接和样品转移过程万无一失。

在百公里之外进行完美连接之前,轨道器和上升器必须彼此靠近。中国航天科工集团二院二十五所研制的嫦娥五号交会对接微波雷达作为中远距离测量的唯一手段,是为此搭建的“配套桥梁”。会合和对接。

记者从25日获悉,该雷达是一对产品,由主雷达和转发器组成,分别安装在嫦娥五号轨道飞行器和上升器上。当两台设备相距约100公里时,雷达开始工作,不断为导航控制子系统提供两台设备之间的相对运动参数,进行双向通信。两个设备调整飞行姿态acco。接收雷达提供的信号,直到对接机构被捕获并锁定。

据微波雷达交会对接总工程师孙武介绍,在我国载人航天工程任务中,航天器在近地轨道进行了交会对接,使用了25部微波雷达。不同的是,这次交会对接是在38万公里外的月球轨道上,难度更大一些。

与近地轨道相比,月球轨道不具备卫星导航等服务资源,微波通信是中远距离测量的唯一手段。同时,月球轨道环境较为复杂,需要克服月球引力的影响。因此,自动交会对接对微波雷达提出了极其苛刻的要求。为此,二十五所攻克了广角测量等关键技术。

这仁德。ous与对接是一个体积巨大差异巨大的“大追小”的复杂受力过程。采用爪式弱冲击对接机构,要求微波雷达具有更高的测角精度。“我们采用了创新的误差补偿算法,将微波雷达的角度测量精度从零降低。

5° 增加到 0.1°。”微波雷达项目负责人何忠勤表示,精度得到了提高,使得对接方距离为20米时,上升器对接机构爪的锁定圆面比之前的半径减小。5厘米到3厘米的半径,这是2厘米。

这个差异大大增加了准确对接的机会。另外,月亮落山时,立管不可避免地会形成灰尘,这可能会干扰对接转发器并降低准确度角度测量,为此设计者安装了特殊装置。

在转发器上。材质的防尘罩,就像戴上千里眼的护目镜,规避了这个隐患。

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样品转移被拒绝。轨道器与上升器对接完成后,必须转移上升器上装有月球土壤的样品容器。在返回器上。胡振宇介绍,这一步采用的连杆棘爪式转移机构,设计非常巧妙。

采用2组倒三角棘爪伸缩4次,使容器逐渐移向回程器 为实现样品顺利转移,149厂对接及样品转移机构组装组航天科技集团八院辛苦了。移动。

据149厂副总经理卢海滨介绍,对接机构中对接环的定位精度和对中是影响成功与否的关键因素之一。月球样本转移失败。对接送样机构为弱刚性结构,体积小,结构复杂,但功能多,对测量量和装配精度要求较高。

在转移过程中,对接机构和样品转移子系统形成一个封闭的微隧道,受到产品特性的6个自由度的限制。在开发过程中,团队的主要操作员吴军和顾景海发现系统的运行在理论和实践上存在偏差。

由于6个自由度的限制,固有刚性较弱的结构容易受外压产生轻微变形,无法满足5微米横向精度要求。“限制产品的六个自由度原本是为了保证样品在转移过程中的结构约束。

但是,在实验中,出现了‘卡敏’现象。” 反而出现了。”吴军说道,他们仔细分析了传送的轨迹和路径,提出了一个极限位置。

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低至 2 个左右自由度和旋转方案。因此,他们将原本是圆孔的限位装置改为“方孔+平轴”。

经过不断的修改和改进,他们最终使传递机构能够在传递机构运行过程中顺利完成每一个命令和动作,没有偏差。所有的精度误差不超过5微米。

完美记录“拥抱”全过程 38万公里距离处发生的交会对接过程,由航天科控八院研制的红外可见光双光谱监控摄像头记录下来,用“嫦娥”完美呈现给万众瞩目的人群。不同于pre中使用的监控摄像头。嫦娥五号搭载的双光谱监控摄像头集成了红外和可见光成像。红外和可见光传感器通过各自的光学镜头获取图像数据,并根据遥控指令在6种拍摄模式下工作。

自由切换,分别或同时实现红外和可见光成像。在控制站光学导航专家郑训江看来,这个摄像头相当于给普通摄像头加了一个夜视装置,即使交会对接过程发生在月球背面。

�在没有阳光照射的情况下,也可以通过红外摄像机进行记录。在有光的情况下,如果光线太强,可见光相机拍摄的照片可能会曝光过度。

并且这款双光谱相机可以确保在全光照条件下全天记录交会对接过程。为了向人们呈现高清画质。

观众,相机在可见光谱中的分辨率为2048×2048;红外光谱采用非制冷长红外波段,分辨率为640×480。但是,要在此基础上实现红外和可见光同时成像,数据量巨大,产品开发初期还达不到任务要求的帧率。

项目组通过优化DSP软件架构和算法,提高软件运行效率。在满足清晰度和帧率要求后,数据传输又成了一个大问题。正如单向街道必须使交通流量加倍一样,拥堵是不可避免的。

负责该产品的设计师汪峰表示,要避免这种情况,需要在图像和视频压缩技术上下功夫。经过各种尝试,项目组最终选择了插值和压缩的方法,并采用了不同的工作模式。

��的比较。ion算法利用帧间相关来提高图像质量,最后将压缩后的数据下载到地面进行解压还原。海量数据的处理使得组件的选择相当浪费时间。

航天级设备可靠性高,但运行速度较低,不能满足任务要求。项目组经过综合考虑,选择了工业级高性能8核处理器来提高数据处理速度,同时制定了低级元器件质量保证计划,并进行了抗干扰等专项测试。总剂量辐射、热环境、机械环境和静电放电。,保证产品的可靠性。

编辑:朱燕京。


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