作為探月三期的收官之戰(zhàn)，嫦娥五號將刷新人類無人月球采樣返回任務新紀錄。而軌道器作為貫穿任務全過程的核心產品，是名副其實的“太空郵差”——它將在相距38萬公里的地球和月球之間，構建起一條太空“物流”的特殊通道，既承擔地月往返運輸?shù)娜蝿?，將乘客安全地送往目的地，又要在太空中穩(wěn)妥完成貨品的“接收”“裝箱”，將珍貴的月壤投送回藍色星球。

中國航天科技集團八院嫦娥五號探測器副總設計師查學雷介紹，在整個任務過程中，軌道器在軌共有5次分離，6種組合體狀態(tài)，承擔地月往返運輸、器間分離、交會對接與樣品轉移等關鍵任務，是目前最復雜的空間飛行器之一。

針對整個任務飛行狀態(tài)多、器間接口多、工作模式多、技術攻關難、地面驗證難以及運載與發(fā)射場新“三多、兩難、一新”特點，研制團隊突破了4項關鍵技術。

高可靠連接分離技術：連得穩(wěn)、可靠分

嫦娥五號探測器由4個部分組合而成，多器分工合作的狀態(tài)造就了探測器在太空中不斷分離-組合-再分離-再組合的變形過程，這在我國航天器中絕無僅有。而軌道器就擁有5個分離面，既要保證組合狀態(tài)下器與器連得穩(wěn)固，同時又要確保分離過程的安全可靠，這是探測器研制的難點之一。

軌道器摒棄了傳統(tǒng)的艙段間包帶連接方式，創(chuàng)新采用多點高強度分離螺母進行連接，通過在各分離面配置不同數(shù)量的分離螺母以滿足艙段間連接強度與剛度要求。同時雙作動分離螺母包含兩套解鎖機構，其中任意一套動作就能確保分離面每一個分離點的可靠分離。連接穩(wěn)固、分離可靠的連接解鎖與分離關鍵技術，成就了嫦娥五號的從容飛天之旅。

月球軌道對接與樣品轉移技術：精準接、無縫轉

嫦娥五號將在38萬公里外實施世界首次月球軌道自動無人交會對接與樣品轉移。對接機構中的運動位置精度和對中性是影響樣品容器轉移的關鍵，對接精度要求達到毫米級。

為了解決這一難題，中國航天科技集團八院研制團隊創(chuàng)造性地研制出了抱爪式對接機構，配合采用棘爪式轉移機構，在自動無人交會對接的同時實現(xiàn)樣品容器的自動轉移，這一技術是世界首創(chuàng)，成就了嫦娥飛天采樣返回中極為重要的一環(huán)。

在此基礎上，研制團隊還構建了整機特性測試臺、性能測試臺、綜合測試臺、熱真空試驗臺四大世界一流的地面測試系統(tǒng)，充分驗證對接與樣品轉移機構地面試驗的有效性。

總體優(yōu)化與結構輕量化技術：輕如燕、高負載

受探測器整體重量約束的影響，軌道器在具備強大的承載能力的同時，還得做到身輕如燕。

為了做到身材比例的完美，軌道器首次使用大承載復雜構型輕量化結構；首次創(chuàng)新使用多次分離復雜構型；首次使用多冗余路徑復合傳力結構，首次采用大承載復合材料一體成型插層變厚度承力球冠技術等七項創(chuàng)新技術，結構質量比達到9.6%，真正做到了效能最優(yōu)。僅僅46千克的承力球冠能夠承載3噸貯箱，具備30噸的極限承載能力，真正做到“雞蛋殼上掛秤砣”。

通過積極創(chuàng)新設計，軌道器內有錚錚鐵骨，外有完美身材，擎得起飛天夢想，穩(wěn)得住每個動作，成就了可靠的飛天嫦娥。

分布式綜合電子技術：分區(qū)管、高可拓

軌道器采用分艙段設計，各艙段都有對應的配電管理、熱控管理、信息管理需求，如果按照傳統(tǒng)的模式進行整器電氣設計，需要大量的跨艙段電纜進行信息交互，對軌道器的重量設計、分離面設計、電纜網設計以及整器總裝造成負擔。

為此，研制團隊創(chuàng)新提出了分區(qū)域管理的分布式綜合電子單機設計思想，通過區(qū)域劃分和整體布局，最大可能地減少穿艙電纜與艙段內硬線連接。同時，團隊還創(chuàng)新提出整器電氣管理的區(qū)域化、標準化、模塊化設計思想，通過制定一系列標準規(guī)范，使得綜合電子系統(tǒng)做到從內到外整齊標準，靈活組裝、易于拓展，跑得穩(wěn)軟件，傳得好信號，點得起火工品，控得住機構。目前分布式綜合電子技術已在多種飛行器推廣應用，走出了一條不同以往的新路。

作者：史博臻 王玓瑭

圖：中國航天科技集團八院