首創抱爪機構的設計理念

　　在月球軌道上，軌返組合體重達2.3噸左右，怎樣順利和重量400公斤左右的上升器在交會后緊緊“牽手”？

　　中國航天科技集團的專家介紹，和我國已掌握的地球軌道交會對接采用的小星追大星、弱撞擊的方式實現對接不同，嫦娥五號軌返組合體追上升器屬于大星追小星，用撞擊的方式對接可能會把上升器撞飛。所以，嫦娥五號采用的?？丶幼ト〉姆绞剑褪窃谲壏到M合體追上上升器并以相同速度飛行過程中，從后面“伸手”牽過上升器之后拉緊，實現對接。這個過程中，軌返組合體稍有不慎就會將身姿輕盈的上升器撞飛。這需要軌返組合體對于速度、位置和微重力環境、熱環境都有極為細致的把握，用極高的控制精度來保證任務完成。

　　為了緊密“牽手”，軌返組合體身上安裝了3個對接機構主動件，也就是“抱爪”，在運動過程中完全貼近上升器，并將上升器拉入懷中，完成“抱緊式”交會對接。

　　“抱爪機構具有重量輕、捕獲可靠、結構簡單、對接精度高等優點。我們在嫦娥五號上采用了抱爪式對接機構，通過增加連桿棘爪式轉移機構，實現了對接與自動轉移功能的一體化，這些設計理念都算是首創?！敝袊教炜萍技瘓F八院嫦娥五號探測器副總指揮張玉花說。

　　“所謂的抱爪，就像我們手握棍子的動作，兩個方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。”嫦娥五號軌道器技術副總負責人胡震宇說，探測器采用的對接機構就是由3套抱爪構成，當上升器靠近時，只要對準連接面上的3根連桿，將抱爪收緊，就可以實現兩器的緊密連接。

　　軌返組合體和上升器對接完成后，還要進行一個重要動作，就是將上升器上裝有月壤的樣品容器轉移到返回器，并穩穩固定在樣品艙。

　　在載人航天飛行任務中，當神舟飛船和天宮實驗室對接后，有足夠的通道空間供航天員穿艙而過。月球樣品雖小，但轉移的通道和進入的容器也十分狹小。如此小的一個動作，在過去人類航天歷史上并沒有出現過。

　　捕獲、收攏、轉移，看似簡單的過程，但在38萬公里之外高速運行的航天器上實現并不簡單。對接機構與樣品轉移分系統技術負責人劉仲說，光是故障預案就做了35項。

　　交會對接后干什么

　　采取半彈道跳躍式辦法返回

　　12月6日12時35分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體與上升器成功分離，進入環月等待階段，準備擇機返回地球。按計劃，嫦娥五號將于12月中下旬返回地球。

　　在我國歷次探月任務中，有過航天器在月球軌道上長期飛行，或是最后完全脫離月球引力場去更遠的星際空間。從月球軌道上回到地球則是第一次。

　　專家指出，精確設計返回軌道是嫦娥五號返回器順利著陸在內蒙古四子王旗預定著陸點的關鍵保障。而對擔負搜尋回收嫦娥五號返回器任務的地面測控與回收系統來說，為了始終能“看見”航天器和月球，也要通過深空測控站、中繼衛星和大洋上的航天測量船，實現全天候對嫦娥五號的關注。

　　當嫦娥五號軌道器攜返回器由月球向地球呼嘯而來，在接近地球大約5000公里高度時會將返回器釋放出來。隨后返回器將獨自以每秒約11公里的第二宇宙速度返回地球，比從近地軌道返回地面的神舟載人飛船返回艙要快得多。

　　為了解決減速難題，科技人員設計了半彈道跳躍式返回的辦法。當返回器進入地球大氣層后，經過減速，將再次跳出大氣層，隨后再進行第二次進入大氣層。通過這種方式，進入地球大氣層的返回器速度就將從十幾公里每秒降低到七點幾公里每秒，從而達到安全降落地面的目的。