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西安科技实现38万公里外太空“穿针引线”

来源:华商网   发布时间:2024-06-11   浏览量:

6月6日14时48分,嫦娥六号上升器成功与轨道器和返回器组合体完成月球轨道的交会对接,并于15时24分将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器继嫦娥五号之后,第二次实现月球轨道交会对接。

航天科技集团五院西安分院为嫦娥六号探测器研制的交会对接微波雷达,是上升器与轨道器、返回器组合体之间进行交会对接的关键设备,在距离地球38万公里外的月球轨道上成功实现了太空“穿针引线”。

38万公里外开展太空“穿针引线”

在距离地球38万公里外,轨道器要与小小的上升器实现交会对接,无异于在太空中进行“穿针引线”。而要成功实现“穿针引线”,瞄“针眼”的过程就异常重要。西安分院研制的交会对接微波雷达,就是通过捕获、跟踪、测量等一系列的手段为两个飞行器的“穿针引线”式的交会对接瞄准“针眼”,实现精准交会对接。

据西安分院嫦娥六号交会对接微波雷达技术负责人介绍说,该交会对接微波雷达包含了两部分,一部分安装在轨道器上,一部分安装在上升器上。交会对接微波雷达具备捕获、跟踪、测量和双向通信的能力。

当嫦娥六号探测器在月球背面完成采样之后,上升器携带着月壤样品返回环月轨道。交会对接过程中,轨道器对上升器实施追踪,在追踪至约100公里的时候,交会对接微波雷达开始开机工作,安装在上升器上的应答机开始工作,安装在轨道器上的交会对接微波雷达主机开始发射和接收信号,通过捕获建立测量和通信的链路。

由西安分院研制的交会对接微波雷达,可以实现对轨道器与上升器之间相对距离以及其变化率的测量,同时可以测量两器之间方位、俯仰角度及其变化。这些数据信息都会源源不断地向轨道器的制导、导航与控制分系统这个“中央处理器”发送,为两器的交会对接提供实时的信息。

100公里至不到一米双向通信始终在线

除了通过测距、测速和测角为太空“穿针引线”瞄“针眼”之外,交会对接微波雷达还可以实现两器之间的通信。从两器相距100公里时建立通信链路,一直到两器相距不到一米的范围内,可实现轨道器和上升器之间的双向通信,包括指令等一些信息都要通过器间的双向通信来实现。

在两器距离20公里的时候,另外一部光学雷达也加入到了测量过程,为“穿针引线”增加了一层更为可靠的保障。在经过捕获、追踪、悬停、保持等一系列动作之后,轨道器和上升器实现交会对接,太空“穿针引线”成功完成。

由于本次交会对接测量系统要求在一定的距离范围内都能正确地提供两航天器之间的相对运动参数,且必须保证在两器在达到一定的间距时能够实现可靠的双向通信。这对交会对接微波雷达的发射功率、系统的灵敏度、动态范围和处理能力提出了很高的要求。

地月之间架桥梁一切尽在掌握

除了交会对接微波雷达成功帮助上升器与轨道器、返回器组合体实现交会对接外,西安分院研制的测控天线、数传子系统以及为鹊桥二号中继星研制的中继通信分系统、天线分系统以及测控分系统都全程在线,使地面全程掌握嫦娥六号探测器的活动。

地面与月球之间的测控通信主要依靠安装在上升器上的测控天线。在嫦娥六号的动力下降、上升器的月面工作阶段,以及交会对接阶段几乎所有的工作过程中,都需要使用测控天线与地球进行测控信息的传输。

西安分院为嫦娥六号探测器研制的数传子系统,则是建立起地月图像数据传输的专用通道。在着陆器成功着陆开展挖土的时候,着陆器上的数传子系统会将月面工作段的采样图像以及上升器起飞等过程的图像数据传输到地面,为任务顺利推进提供决策参考。

嫦娥六号在月背完成采样及交会对接的过程中,西安分院为鹊桥二号中继星研制的中继通信分系统、天线分系统以及测控分系统,成功建立了地面对月球背面的中继通信链路。这样就能使地面实时掌握各项数据、随时发出控制指令,让“地球家人”及时掌握任务的实施过程。地面与嫦娥六号探测器之间开展的大部分信息传输都是由鹊桥二号中继星支持完成的。

从嫦娥六号成功发射到进入轨道,从落月到月背采样,从上升起飞到交会对接,嫦娥六号探测器探月过程中的每一个步骤都充满了挑战。西安分院研制的系统产品全程“呵护”着嫦娥六号月球探测的每一步。


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