在距離地球38萬公里外的月球軌道，兩個(gè)飛行器進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，這對(duì)于普通人來說是難以想象的事情。在航天系統(tǒng)工程思路的指引下，航天人將這種不可能變成了可能。然而進(jìn)行兩個(gè)飛行器的交會(huì)對(duì)接僅僅是嫦娥五號(hào)探測(cè)器探月任務(wù)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)工程復(fù)雜程度之高、技術(shù)難度之大可想而知。

西安分院交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)研制團(tuán)隊(duì)就是嫦娥五號(hào)探測(cè)器這項(xiàng)系統(tǒng)工程隊(duì)伍中的一支重要力量。在探月三期任務(wù)立項(xiàng)之初，西安分院承擔(dān)了月球軌道交會(huì)對(duì)接關(guān)鍵技術(shù)——交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)的預(yù)研攻關(guān)任務(wù)。

嫦娥五號(hào)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)是軌道器和上升器之間交會(huì)對(duì)接用的測(cè)量敏感器，為交會(huì)對(duì)接的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)（GNC分系統(tǒng)）提供兩個(gè)飛行器之間的相對(duì)距離、速度、角度等信息，并具備兩器間雙向通信功能，是交會(huì)對(duì)接的關(guān)鍵測(cè)量手段。

2011年開始，西安分院交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)研制團(tuán)隊(duì)歷時(shí)一年完成了原理樣機(jī)研制任務(wù)，提出了交會(huì)對(duì)接的微波測(cè)量與通信系統(tǒng)及方法，并在競(jìng)爭(zhēng)中取得了嫦娥五號(hào)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)的研制任務(wù)。

2012年，西安分院完成了工程樣機(jī)的研制任務(wù)，并確定了關(guān)鍵的技術(shù)路徑和指標(biāo)。2013年，西安分院正式開始交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)初樣產(chǎn)品的研制，2016年6月完成了兩套正樣交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)的研制任務(wù)。

在這樣一串串看似有條不紊、略顯平淡的年份記錄里，有著西安分院交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)團(tuán)隊(duì)對(duì)技術(shù)指標(biāo)的嚴(yán)苛追求和在一次次試驗(yàn)過程中對(duì)于工程實(shí)現(xiàn)的完美求助力證。

不簡(jiǎn)單：“豪配”與多專業(yè)的技術(shù)協(xié)作

從嫦娥五號(hào)探測(cè)器的角度來說，交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)僅僅是一臺(tái)單獨(dú)的產(chǎn)品，但是這臺(tái)產(chǎn)品涵蓋了包括四代Ka頻段接收機(jī)等在內(nèi)的近10臺(tái)復(fù)雜單機(jī)產(chǎn)品。這套系統(tǒng)級(jí)的雷達(dá)產(chǎn)品涵蓋了測(cè)距、測(cè)速、測(cè)角、通信四項(xiàng)功能。可以說交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)是一臺(tái)“豪配”級(jí)的單機(jī)。

據(jù)西安分院該雷達(dá)研制負(fù)責(zé)人鐘興旺表示，在交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)的研制過程中，正是因?yàn)橛懈鲗I(yè)的人員在研制過程中的緊密配合和協(xié)調(diào)，才保證了任務(wù)的順利進(jìn)行。導(dǎo)航研制團(tuán)隊(duì)發(fā)揮星間精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)，在測(cè)量通信體制設(shè)計(jì)方面取得關(guān)鍵技術(shù)突破。由于測(cè)距和測(cè)角的精度比較高，天線研制團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮精確測(cè)量的優(yōu)勢(shì)為天線的標(biāo)定發(fā)揮了重要的作用，并且根據(jù)雷達(dá)工作的環(huán)境開展了月塵環(huán)境的試驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)將伺服控制和信號(hào)處理功能整合設(shè)計(jì)在一起，大大地提高了產(chǎn)品的集成化程度，充分體現(xiàn)了合作共贏的團(tuán)隊(duì)精神。

不容易：實(shí)現(xiàn)100公里到0.2米通信

要在38萬公里外的月球軌道實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接，就要充分考慮該雷達(dá)工作的月球軌道環(huán)境，為確保產(chǎn)品本身萬無一失，西安分院在地面進(jìn)行了充分的試驗(yàn)驗(yàn)證。

按照任務(wù)要求，交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)需要在100公里到0.2米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)接通信，項(xiàng)目組為此設(shè)計(jì)了微波雷達(dá)近距離無線對(duì)接通信暗室試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，為了在地面模擬對(duì)接過程，西安分院專門建設(shè)了精密水平運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，并基于此設(shè)備形成了一套完整的系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證方案。在試驗(yàn)過程中，研制人員采用了微波雷達(dá)全套正樣產(chǎn)品，在模擬兩器相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，以無線通信的方式驗(yàn)證了雷達(dá)系統(tǒng)的工作性能，對(duì)整個(gè)微波雷達(dá)系統(tǒng)的功能和控制流程進(jìn)行了完整全面的測(cè)試驗(yàn)證。

交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)作為一種高精度的測(cè)量設(shè)備，在交付使用前，要經(jīng)過精確的校準(zhǔn)才可以保證其測(cè)量精度。在微波暗室環(huán)境下，借助更高精度的輔助設(shè)備對(duì)微波雷達(dá)的測(cè)距、測(cè)角系統(tǒng)誤差進(jìn)行精確的標(biāo)定和校準(zhǔn)是整個(gè)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)系統(tǒng)研制過程中非常重要且具有挑戰(zhàn)性的一個(gè)環(huán)節(jié)。

為了使校準(zhǔn)后的雷達(dá)測(cè)角精度滿足任務(wù)要求，需要借助一個(gè)更高精度的測(cè)量?jī)x器將雷達(dá)的系統(tǒng)誤差精確標(biāo)定出來。為此，西安分院研制團(tuán)隊(duì)在多次標(biāo)定方案優(yōu)化的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)的場(chǎng)地和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)標(biāo)定實(shí)測(cè)，最終找到了一套效果優(yōu)良、效率極高的組合標(biāo)定手段和一套細(xì)致可行的標(biāo)定流程。

不畏難：10年堅(jiān)守與凌晨3點(diǎn)的校飛

2014年5月24日，嫦娥五號(hào)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)外場(chǎng)掛飛試驗(yàn)在機(jī)場(chǎng)進(jìn)行。由于任務(wù)的協(xié)調(diào)，掛飛試驗(yàn)定在早晨的七點(diǎn)。凌晨3點(diǎn)，掛飛試驗(yàn)隊(duì)員準(zhǔn)時(shí)醒來，簡(jiǎn)單地洗把臉，將設(shè)備搬運(yùn)裝車向機(jī)場(chǎng)出發(fā)。經(jīng)過一個(gè)小時(shí)的車程趕到了機(jī)場(chǎng)。在機(jī)庫內(nèi)，借著燈光檢查微波雷達(dá)應(yīng)答機(jī)和應(yīng)答機(jī)天線……當(dāng)一切就緒后，天已放亮，試驗(yàn)隊(duì)員配合地勤人員一道將飛機(jī)推入跑道，等待著指揮臺(tái)的起飛命令。

下午三點(diǎn)，守候在捕獲、跟蹤現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)隊(duì)員得到起飛消息，早早地就將一切準(zhǔn)備就緒，只等著實(shí)時(shí)信號(hào)的出現(xiàn)。隨后，目標(biāo)信號(hào)準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)在監(jiān)視器上，微波雷達(dá)上下俯仰的轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)著地跟蹤著目標(biāo)。這些讓現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試人員早已忘記了他們頭頂烈日，興奮地討論交流著測(cè)試數(shù)據(jù)。“三年不飛，一飛沖天”。這意味著嫦娥五號(hào)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)的外場(chǎng)掛飛試驗(yàn)圓滿成功，充分地驗(yàn)證了交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)的工作性能。

從2010年開始方案論證到2020年嫦娥五號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射并實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接，西安分院嫦娥五號(hào)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)研制經(jīng)歷了10年的時(shí)間。該團(tuán)隊(duì)研制的交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)是國(guó)際上第一臺(tái)Ka頻段交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)。在產(chǎn)品研制過程中，由于要適應(yīng)月球軌道的工作環(huán)境，很多已經(jīng)成熟的設(shè)計(jì)和測(cè)試經(jīng)驗(yàn)并不能直接使用。

以交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)上使用的濾波器為例，以前都是在衛(wèi)星艙內(nèi)使用，而交會(huì)對(duì)接雷達(dá)的濾波器需要放在艙外使用，產(chǎn)品要在溫度±100度的環(huán)境中工作。如果將產(chǎn)品按照以前的模式進(jìn)行研制，產(chǎn)品在低溫時(shí)候的工作效率會(huì)大大降低。同時(shí)，從產(chǎn)品的固定和安裝上來看，在之前的設(shè)計(jì)中產(chǎn)品都是通過螺釘裝配，并固定在衛(wèi)星艙內(nèi)的，但是由于溫度的原因，原有的裝配方式就不能繼續(xù)使用。對(duì)于在月球軌道艙外工作的主機(jī)及天線，要實(shí)現(xiàn)不小于110℃溫度范圍內(nèi)達(dá)到測(cè)角和測(cè)距精度的要求。從這些細(xì)微問題上就能看出在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中需要全方位地詳細(xì)考慮。

如今，嫦娥五號(hào)交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)已經(jīng)成功完成了交會(huì)對(duì)接任務(wù)。作為嫦娥五號(hào)任務(wù)中的重要環(huán)節(jié)，交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)為我國(guó)探月三期工程中的返回發(fā)揮重要的作用，而西安分院交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)研制團(tuán)隊(duì)也以十年的堅(jiān)守，以勇于探索的創(chuàng)新精神，為嫦娥五號(hào)探測(cè)器的交會(huì)對(duì)接貢獻(xiàn)重要力量。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：我國(guó)研制成功世界首臺(tái)Ka頻段交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)

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