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【校友新闻】查学雷(8913)为你解读嫦娥五号轨道器有哪些本领

发布时间:2020-11-24

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查学雷 /Zha XueLei

上海航天技术研究院载人航天工程专家。1989年考入中国科学技术大学。负责了神舟一号至神舟十号、天宫一号全部十一次飞行试验。在神舟飞船设计过程中,首次尝试并成功应用数字化模装技术,圆满完成推进舱的总装设计。他在我国首次无人交会对接和两次载人交会对接飞行试验中,作为上海航天局参加发射场试验的技术组组长,组织发射场各项测试工作。他的“神舟七号推进舱总装设计”等科研成果荣获国防科学技术二等奖。他本人先后荣获“中国载人航天工程突出贡献者”、中国航天科技集团公司“载人航天先进个人”、“集团公司航天贡献奖”等多项荣誉称号。

由轨道器、着陆器、上升器、返回器组成的嫦娥五号,轨道器可以说是贯穿任务全程的核心,是名副其实的“太空邮差”——它将在相距38万公里的地球和月球之间,构建起一条太空“物流”的特殊通道,既承担地月往返运输的任务,将乘客安全地送往目的地;同时又要在太空中稳妥地完成货品的“接收”“装箱”,将珍贵的月壤投送回蓝色星球。

   作为探月三期的收官之战,嫦娥五号将刷新人类无人月球采样返回任务新纪录

“在整个任务过程中,轨道器在轨共有5次分离,6种组合体状态,承担地月往返运输、器间分离、交会对接与样品转移等关键任务,是目前最复杂的空间飞行器之一。”中国航天科技集团八院嫦娥五号探测器副总设计师查学雷介绍。针对整个任务飞行状态多、器间接口多、工作模式多、技术攻关难、地面验证难以及运载与发射场新“三多、两难、一新”特点,上海航天人突破4项关键技术。

高可靠连接分离术:连得稳 可靠分

由4部分组合而成的嫦娥五号探测器,多器分工合作状态造就了其在太空中不断分离-组合-再分离-再组合的变形过程,这在我国航天器中绝无仅有。而轨道器就拥有5个分离面,既要保证组合状态下器与器连得稳固,同时又要确保分离过程的安全可靠。查学雷说,轨道器摒弃了传统的舱段间包带连接方式,创新采用多点高强度分离螺母进行连接,通过在各分离面配置不同数量的分离螺母以满足舱段间连接强度与刚度要求。连接稳固、分离可靠的连接解锁与分离关键技术,成就了嫦娥五号的从容飞天之旅。

月球轨道对接与样品转移术:精准接 无缝转

嫦娥五号将在38万公里外实施世界首次月球轨道自动无人交会对接与样品转移。对接机构中的运动位置精度和对中性是影响样品容器转移的关键,对接精度要求达到毫米级。为了解决这一难题,上海航天人创造性地研制出了抱爪式对接机构,配合采用棘爪式转移机构,在自动无人交会对接的同时实现样品容器的自动转移,这一技术是世界首创,成就了嫦娥飞天采样返回中极为重要的一环。

总体优化与结构轻量化术:轻如燕 高负载

受探测器整体重量约束的影响,轨道器在具备强大的承载能力的同时,还得做到身轻如燕。

为做到身材比例的完美,轨道器首次使用大承载复杂构型轻量化结构、首次创新使用多次分离复杂构型、首次使用多冗余路径复合传力结构、首次采用大承载复合材料一体成型插层变厚度承力球冠技术等七项创新技术,结构质量比达到9.6%,真正做到了效能最优。仅仅46公斤的承力球冠能够承载3吨贮箱,具备30吨的极限承载能力,真正做到“鸡蛋壳上挂秤砣”。

分布式综合电子技术:分区管 高可拓

轨道器采用分舱段设计,各舱段都有对应的配电管理、热控管理、信息管理需求,如果按照传统的模式进行整器电气设计,需要大量的跨舱段电缆进行信息交互,对轨道器的重量设计、分离面设计、电缆网设计以及整器总装造成负担。

为此,上海研制团队创新提出了分区域管理的分布式综合电子单机设计思想,通过区域划分和整体布局,最大可能地减少穿舱电缆与舱段内硬线连接。同时,团队还创新提出整器电气管理的区域化、标准化、模块化设计思想,通过制定一系列标准规范,使得综合电子系统做到从内到外整齐标准,灵活组装、易于拓展,跑得稳软件,传得好信号,点得起火工品,控得住机构。