正在“回家”旅程中的嫦娥五號探測器又創造了歷史。

12月6日5時42分，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接，并于6時12分將樣品容器安全轉移至返回器中。在38萬公里外的月球軌道上進行無人交會對接不僅在我國尚屬首次，而且也是人類航天史上的第一次。

交會對接瞬間

而實現這一重大突破的核心對接與樣品轉移機構，來自中國航天科技集團八院，是名副其實的“上海制造”。月球軌道“牽手”看似浪漫，實則充滿風險。上海航天人是如何做到萬無一失、分毫不差的？

嫦娥五號采用抱爪式對接機構方案

交會對接其實大家已不陌生，尤其是我國已經在載人航天工程中突破了太空自動和手動交會對接技術。雖然同名“交會對接”，月球軌道對接與之有著極大區別。我國現已掌握的地球軌道交會對接采用的是“小星追大星”，用“弱撞擊”方式實現的；嫦娥五號軌返組合體追上升器屬于“大星追小星”，如果用撞擊的方式對接會把上升器撞飛。

所以，與載人航天弱撞擊型周邊式對接機構不同，嫦娥五號采用了抱爪式對接機構方案，從“太空之吻”變成“月軌相擁”，就是在軌道器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。“同時，還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，這些設計理念都是世界首創。”中國航天科技集團八院嫦娥五號探測器副總指揮張玉花說。

所謂的抱爪，其實形象地說，就像手握棍子的動作，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K形抱爪構成的，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。”

而軌道器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中。

樣品由上升器轉移至返回器

連桿棘爪式轉移機構，采用了一個非常巧妙的設計。胡震宇介紹，“我們利用2套倒三角形構型的棘爪，通過4次伸縮，使得容器逐漸移動到返回器中。這個構形很像我們經常使用的扎帶，相連后就只能單方向傳遞，只能前進不能后退。”

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飛行器上實現卻遠遠沒有那么簡單。

地球軌道上的交會對接如果不成功可以撤回來重來，嫦娥五號的月球軌道交會對接受制于月地返回窗口、熱控、能源等約束，必須規定時間內完成，若時間太長，則星上能源、熱控將無法支撐；若一次不成功，撤回、重新組織，則地月關系發生變化，將有很大風險錯過月地返回窗口，因此從保安全的角度說，月球軌道交會對接任務是不可逆的，必須在規定時間內一次完成。

對接機構與樣品轉移分系統技術負責人劉仲解釋說，“對接全步驟要在21秒內完成，1秒捕獲、10秒校正、10秒鎖緊。為此，做了35項故障預案，從啟動開始到交會對接，全部采用自動控制。”為確保自動對接與樣品轉移過程的萬無一失，上海航天人前前后后共進行了661次對接測試、518次樣品轉移測試。“我們甚至在試驗中故意加入小故障，讓對接機構自動判別，進行故障排除，最終確保了整個過程一氣呵成、穩妥可靠。”