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“嫦(chang)(chang)娥(e)五號”圓(yuan)滿實現月(yue)球軌道下的(de)(de)首次自動交(jiao)會對接，順利(li)攜帶(dai)月(yue)壤標本(ben)返回探測器(qi)。一(yi)路(lu)以穩定可靠(kao)的(de)(de)表現為嫦(chang)(chang)娥(e)五號提供(gong)高精(jing)度(du)加(jia)速度(du)信息(xi)，為這次交(jiao)會對接穩住(zhu)速度(du)的(de)(de)是中國航(hang)天科(ke)工三院研制的(de)(de)高精(jing)度(du)加(jia)速度(du)計(ji)組合、石英(ying)撓性加(jia)速度(du)計(ji)及I/F轉換(huan)電路(lu)組成的(de)(de)“慣測小分隊”。

中(zhong)國航天(tian)科工有關專(zhuan)家表示(shi)：“要(yao)實現自動交會對接，需要(yao)以(yi)非常(chang)精(jing)確(que)的(de)(de)控制來(lai)確(que)保軌道返(fan)回組合體與上(shang)升(sheng)器之間的(de)(de)相對速(su)度(du)盡(jin)可能小，而加速(su)度(du)反映的(de)(de)恰(qia)恰(qia)是速(su)度(du)變(bian)化的(de)(de)情況。交會對接時的(de)(de)加速(su)度(du)，只有探測器升(sheng)空過(guo)程中(zhong)最大加速(su)度(du)的(de)(de)千(qian)萬分之一(yi)量級，高精(jing)度(du)加速(su)度(du)計組合能夠實現微小加速(su)度(du)的(de)(de)精(jing)準測量。”

換言之，有了這支(zhi)“慣測小分隊”的(de)助力，這次(ci)38萬(wan)公里外的(de) “太空牽手”才不會“擦(ca)肩而過”。

加速度計組合研制人員正在進行測試試驗

組合“隊長” 帶著“坐墊”去遠行

此次交會對接階(jie)段(duan)，主要實施加速度(du)(du)測(ce)(ce)量的(de)高(gao)精度(du)(du)加速度(du)(du)計組(zu)合(he)是(shi)這支“慣測(ce)(ce)小分隊(dui)”中(zhong)的(de)“隊(dui)長”，這已經是(shi)它第三次陪(pei)伴“嫦(chang)(chang)娥”遠赴月宮。為了能夠給“嫦(chang)(chang)娥”提供(gong)高(gao)精度(du)(du)、高(gao)可靠(kao)的(de)測(ce)(ce)量表現(xian)，組(zu)合(he)采(cai)用(yong)了獨特的(de)冗余(yu)設(she)計方案，任務(wu)可靠(kao)度(du)(du)可達(da)0.999983，曾以完美(mei)的(de)表現(xian)助力(li)“嫦(chang)(chang)娥三號(hao)”、“嫦(chang)(chang)娥四號(hao)”任務(wu)圓滿(man)成功(gong)。

“此次(ci)任務，組合主(zhu)要承(cheng)擔(dan)探(tan)測器在地(di)月轉移(yi)、環(huan)月飛(fei)行(xing)、月球軌道(dao)交(jiao)會對(dui)(dui)接(jie)和月地(di)轉移(yi)階(jie)段的(de)平動加(jia)速度測量，以實現對(dui)(dui)探(tan)測器沿(yan)軌道(dao)飛(fei)行(xing)和交(jiao)會對(dui)(dui)接(jie)過程(cheng)中平穩、準確的(de)機(ji)動控(kong)制。” 三院33所高精(jing)度加(jia)速度計(ji)組合主(zhu)任設計(ji)師于華(hua)男(nan)介紹說。

為了這(zhe)一(yi)次“遠(yuan)行”，研制團隊特地為組(zu)(zu)合產品增加了新部(bu)件——內(nei)(nei)部(bu)減振(zhen)器。由于此次飛行對(dui)組(zu)(zu)合的抗沖(chong)擊特性(xing)提(ti)出了更高的要求，增加內(nei)(nei)部(bu)減振(zhen)器就像是給組(zu)(zu)合增加了一(yi)組(zu)(zu)吸振(zhen)隔振(zhen)的“坐墊(dian)”，有了這(zhe)些“坐墊(dian)”的加持(chi)，即使外界環(huan)境存在(zai)較大的沖(chong)擊和振(zhen)動，加速度計組(zu)(zu)合仍能在(zai)相對(dui)穩定的環(huan)境下正常工(gong)作。

然而(er)，減(jian)振(zhen)器的(de)設計(ji)和安裝可不像(xiang)加“坐墊”那(nei)樣簡(jian)單。三院(yuan)33所設計(ji)師付繼波介紹說：“減(jian)振(zhen)器安裝在(zai)組合(he)的(de)多(duo)(duo)個位置，就像(xiang)是墊在(zai)了(le)柜(ju)子(zi)的(de)四角，受(shou)到沖擊(ji)時(shi)各減(jian)振(zhen)器的(de)變形(xing)量(liang)存在(zai)微小(xiao)差(cha)別，‘墊子(zi)’不等高了(le)，加速度計(ji)組合(he)就會(hui)(hui)發(fa)生轉動，即使是非常微小(xiao)的(de)轉動也會(hui)(hui)對測量(liang)精度帶(dai)來很大(da)的(de)影(ying)響。”為(wei)盡(jin)可能消除轉動變形(xing)，團隊(dui)用兩個多(duo)(duo)月的(de)時(shi)間進行(xing)了(le)大(da)量(liang)的(de)沖擊(ji)試驗，徹底摸清減(jian)振(zhen)器在(zai)不同位置、不同沖擊(ji)條(tiao)件和不同安裝方式下的(de)形(xing)變量(liang)，最終將形(xing)變量(liang)控制在(zai)了(le)角秒級，確保組合(he)測量(liang)精度不受(shou)影(ying)響。

“金牌搭檔”保障全程加速度

“小(xiao)分隊”中(zhong)(zhong)的石英撓性(xing)加速度(du)(du)計(ji)和I/F轉換電路是一組(zu)“金(jin)牌(pai)搭檔”，在此次(ci)任務(wu)中(zhong)(zhong)，這對“金(jin)牌(pai)搭檔”“承包(bao)”了“嫦娥五號”月宮之旅全程各(ge)關鍵階段的加速度(du)(du)測量(liang)任務(wu)——不僅在高精(jing)度(du)(du)加速度(du)(du)計(ji)組(zu)合產(chan)品中(zhong)(zhong)應(ying)用(yong)，還在著陸(lu)上升(sheng)組(zu)合體和返(fan)回器的IMU（慣性(xing)測量(liang)單元）中(zhong)(zhong)扮(ban)演(yan)關鍵角色。

石英撓性加速度計生產現場

作(zuo)為加速度測量的(de)(de)核(he)心(xin)器件，這對搭檔可(ke)謂是功勛神器，曾先后(hou)助力神舟系列(lie)飛(fei)船(chuan)的(de)(de)11次飛(fei)行任務(wu)和“天舟”“嫦娥三號(hao)(hao)(hao)”“嫦娥四號(hao)(hao)(hao)”任務(wu)，連(lian)戰連(lian)捷；I/F轉換電路還以其高可(ke)靠性、高精度的(de)(de)測量信號(hao)(hao)(hao)轉換能力，在長征四號(hao)(hao)(hao)、長征六號(hao)(hao)(hao)系列(lie)火箭和新(xin)一代載(zai)人飛(fei)船(chuan)試(shi)驗船(chuan)返回艙中成功應用(yong)。

石(shi)英撓性(xing)加(jia)速度(du)計是(shi)敏(min)感加(jia)速度(du)的關鍵傳感器，I/F轉(zhuan)換(huan)電(dian)(dian)路則能夠(gou)將加(jia)速度(du)計輸出(chu)的電(dian)(dian)流(liu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)轉(zhuan)換(huan)為適(shi)合計算機處(chu)理的數字脈沖(chong)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)。由于在探測器的不(bu)同(tong)部(bu)分承擔的任(ren)務各不(bu)相同(tong)，研制團隊分別(bie)為加(jia)速度(du)計配備(bei)了不(bu)同(tong)量(liang)程的I/F轉(zhuan)換(huan)電(dian)(dian)路。“信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)轉(zhuan)換(huan)的過程就像(xiang)是(shi)用天(tian)平和(he)砝碼(ma)給(gei)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)‘稱重’，加(jia)速度(du)變化量(liang)大(da)電(dian)(dian)流(liu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)變化量(liang)也大(da)，則需要使用大(da)的‘砝碼(ma)’，” I/F轉(zhuan)換(huan)電(dian)(dian)路主任(ren)設計師(shi)趙洪利這樣比(bi)喻。

在(zai)交(jiao)會對接和軌(gui)道(dao)控制(zhi)過程中，軌(gui)道(dao)器加(jia)速(su)(su)度(du)(du)的(de)變化量(liang)不(bu)大(da)(da)(da)，團隊采用小量(liang)程的(de)轉換電(dian)路，能(neng)夠在(zai)同等條(tiao)件下提供更高精度(du)(du)的(de)加(jia)速(su)(su)度(du)(du)測(ce)量(liang)信息(xi)，以實現對探測(ce)器更加(jia)精準的(de)速(su)(su)度(du)(du)控制(zhi)；而在(zai)月(yue)面著陸和返回再(zai)入階段(duan)，加(jia)速(su)(su)度(du)(du)變化量(liang)大(da)(da)(da)，則采用“砝碼較大(da)(da)(da)”的(de)大(da)(da)(da)量(liang)程轉換電(dian)路，滿足對加(jia)速(su)(su)度(du)(du)信息(xi)的(de)完整覆蓋，確(que)保“嫦(chang)娥”飛行全程的(de)速(su)(su)度(du)(du)變化盡在(zai)掌握。

【責任編輯：家正】