交会对接!样品转移!嫦娥五号是怎样完成这次“深情拥抱”的

交会对接!样品转移!嫦娥五号是怎样完成这次“深情拥抱”的?

记者从国家航天局获悉,北京时间12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接,并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中。

据交会对接微波雷达总工程师孙武介绍,在我国载人航天工程任务中,航天器在近地轨道进行过多次交会对接,都应用了25所微波雷达。不同的是,这次交会对接是在38万公里之外的月球轨道,难度更大。与近地轨道相比,月球轨道没有卫星导航等服务资源,微波通信是中远距离测量的唯一手段。同时月轨环境更复杂,要克服月球引力影响,因此自动交会对接对微波雷达提出的要求极为苛刻。

一些考生依靠机经押题的方式,在考试中碰到原题,并取得高分。这种情况导致了很多考生把机经奉为“圣经”,却不知这只是一种概率事件。这些侥幸靠背机经拿到高分的同学,花费大量时间在背诵机经上,却忽略了自己真实英语水平的提升,以至于就算他们拿到了申请学校所需的雅思分数,但在出国之后 ,由 于自身英语水平不过硬 ,很难融入异国生活。而有些同学背诵的机经在考试中并没有派上用场,就只能再次参加雅思考试刷分。

此次交会对接是体量相差巨大的“大追小”复杂受力过程,采用了抱爪式的弱撞击对接机构,这要求微波雷达的测角精度更高。“我们采用了创新的误差补偿算法,将微波雷达的测角精度从0.15°提高到了0.1°。” 微波雷达项目主任设计师贺中琴介绍说,精度的提高,使对接双方在距离20米时,上升器对接机构抱爪的锁定圆面,从之前的半径5厘米缩小到半径3厘米。这2厘米之差,大幅提升了精准对接的胜算。

控制所光学导航专家郑循江介绍,该相机相当于给普通相机加上了夜视仪,即使交会对接过程发生在月背,接受不到太阳光照,也可以通过红外相机记录下来。在有光照的情况下,如果光照太强,可见光相机拍摄的照片可能出现过曝的情况。而这款双谱段相机可以确保全天时、全光照条件下记录交会对接过程。

嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇介绍,这套对接机构由3套K形抱爪构成。“所谓抱爪,就像我们手握棍子的动作,两个方向一用力,就可以把棍子牢牢地握在手中。”他说,当上升器靠近时,只要对准连接面上的3根连杆,将抱爪收紧,就可以实现两器的紧密连接。

轨道器逐渐接近上升器。(国家航天局供图)

那么这次38万公里外的深情拥抱是怎样完成的?

“限制产品的6个自由度,本是为了确保样品在转移过程中的结构约束。然而在试验中,反而出现了‘卡壳’现象。”吴骏说。

对接机构设计理念世界首创

样品转移拒绝“卡壳”

口语:口语一向是众多中国考生最惧怕的部分 , 也有很多关于 “ 五分考官 ” 的传言 ,但其实 ,这 个部分并不可怕。大家在平时的口语练习中,对于每道问题的回答,都尽量用自己的真实情况来回答,这样便于记忆,不需要用过于复杂的句子和生僻词汇,只要用日常生活用语回答即可。为了让自己的回答更加真实流畅和通顺,考生可以记录一些常用的连接词或是短语,并在平时训练中使用,回答问题时尽量减少长时间的停顿,且语调最好是自然生动,这样听起来才会真诚有说服力,而不像是死板的背书。

胡震宇介绍,该步骤所用连杆棘爪式转移机构,采用了非常巧妙的设计。其利用2套倒三角形构型的棘爪,通过4次伸缩,使得容器逐渐移动到返回器。

英语要靠练习才能提高

“月球轨道相对于地球轨道有时延,时间走廊较小,这就对时效性要求非常高,必须一气呵成完成对接与转移任务。”对接机构与样品转移分系统技术负责人刘仲说,对接全步骤要在21秒内完成,1秒捕获、10秒校正、10秒锁紧。为此研制团队做了35项故障预案,从启动开始到交会对接,全部采用自动控制。

据中国航天科技集团八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花介绍,研制团队在嫦娥五号上采用了抱爪式对接机构,通过增加连杆棘爪式转移机构,实现了对接与自动转移功能的一体化。这些设计理念是世界首创。

这是我国首次实现月球轨道交会对接。

为了给观众呈现高清画质,该相机可见光谱段分辨率达到2048×2048;红外谱段选用非制冷长红外波段,分辨率为640×480。但要在此基础上实现红外和可见光同时成像,数据量巨大,研制初期产品始终无法达到任务要求的帧频。项目团队通过优化DSP软件架构和算法,提升了软件运行效率。

轨道器与上升器完成交会对接。(国家航天局供图)

轨道器和上升器对接完成后,还要将上升器上装有月壤的样品容器转移到返回器上。

由此可见,雅思机经作为对雅思真题的总结,自然不可能毫无用处,但也不能把提分的希望寄托在机经上,而忽略了对于英语语言本身的学习,这样很容易得不偿失,造成无法挽回的后果。

海量数据的处理,让元器件选用也颇费周章。宇航级器件可靠性高,但运行速度相对较低,无法满足任务需求。项目团队经综合考量,选用了工业级高性能8核处理器来提升数据处理速度,同时制定《低等级元器件质保方案》,开展了抗总剂量辐照、热环境、力学环境、静电放电等专项试验,以确保产品的可靠性。

从上升器进入环月飞行轨道开始,通过远程导引和近程自主控制,轨道器和返回器组合体逐步靠近上升器,以抱爪的方式捕获上升器,完成交会对接。

背“机经”不是长久之计

写作:雅思写作总时长一个小时,需要写一篇两百五十字的大作文和一百五十字的小作 文 , 在时间上各位考生一定要合理分配,以免因时间到了而无法完成作文。很多考生喜欢背范文,然后在考试时直接套用,这一点是不可取的,一旦考官判定你的作文是模板卷,那么分数就绝对不会高。但大家可以研究范文的写作技巧和思路,并加以利用,在平常的写作练习中注重文章的逻辑性和语法,不要为了写复杂句,生僻词汇而强行的去写,要注重文章整体的行文结构和语句是否通顺,逻辑是否严密,这样才能写出好的英语作文。

与以往任务中使用的监视相机不同,嫦娥五号搭载的双谱段监视相机集红外和可见光成像于一体,红外和可见光传感器经各自光学镜头获取图像数据,根据遥控指令要求在6种拍摄模式中自由切换,实现红外和可见光分别或同时成像。

这次发生在38万公里外的交会对接过程,被航天科技集团八院控制所研制的红外及可见光双谱段监视相机记录了下来,完美呈现给千千万万关注着“嫦娥”的人们。

他们对传送的运动轨迹和路径进行了仔细分析,提出了将限位减少到左右和旋转2个自由度的方案。于是,他们将原本是圆孔的限位装置改为“方孔+扁平轴”,经过不断修改完善,最终使得转移机构运作过程中能够不走偏并流畅地完成每一个指令和动作,各个位置的精度误差均不超过5微米。

阅读:雅思阅读题题型繁多且复杂 ,但万变不离 其宗 ,归根究底还是对英语的考查 。对于考生 来说 ,词汇是阅读的一大难关,建议大家在平时做题时,把不熟悉的生词都记录下来,并多加记忆。此外,雅思阅读考试时间为六十分钟,在这六十分钟里要做完三篇文章的四十道题,这对于很多考生来说都是一个挑战。所以在平时练习时,要严格按照雅思考试时间来做,要在追求准确率的同时也追求速度,并找到适合自己的做题节奏 。每次做完题以后 ,要对于错题进行总结 ,并找出 自己不擅长的题型 ,在这上面加强练习 。

捕获、收拢、转移,过程看似简单,要在38万公里之外高速运行的飞行器上实现,却并不那么容易。

Vivian是在考研失利后打算申请英国的研究生。在递交申请的同时, Vivian开始在雅思培训班上课,突击雅思。由于本身的英语水平还不错,Vivian第一次雅思考试就拿到了6.0分,也收获了申请的五所学校的offer 。初战告捷 ,让Vivian充满了信心 。为了能够跳过语言班,直接就读正课,Vivian决定继续刷分,而她的雅思薄弱环节在口语和写作上,阅读和听力Vivian都拿到了7.0分 ,而 写 作 却 只 有 5.5 分 ,口 语 只 有 5.0 分 。但Vivian必须在六月份之前考到合格的分数,也就是她申请的英国大学的入学标准,雅思均分6.5分 ,单 项分6.0分 。“ 这时已经三月中旬,我只有不到三个月的时间准备雅思考试了。为了能尽快通过考试,我开始借助机经以求提高成绩,背了一年以来的高频写作题范文及口语题范例 。”然而 ,在接下来的两场考试中,Vivian在写作时过分套用模板,完全忽略了自己的观点,在口语考试与考官对话时,也是不加思索的直接背诵曾背过的范例,这导致她在这两个单项上的成绩完全没有提高。然而这个时候已经是五月底,按照Vivian的雅思成绩需要申请十周的语言班,但加上向学校申请,等待学校回复,办理签证的时间,已经来不及在开课前赴英了。因此,Vivian不得不延迟一年入学。

他们还构建了整机特性测试台、性能测试台、综合测试台、热真空试验台四大测试系统,先后进行了661次对接测试、518次样品转移测试。刘仲说,科研人员甚至故意在试验中加入小故障,让对接机构自动判别,进行故障排除,以确保自动对接与样品转移过程万无一失。

“我去到英国之后,实际英语水平并不能达到入学的要求。老师上课说的东西,我完全不能理解,到了小组讨论的时候,其他同学讨论的热火朝天,我也听不懂同学们在说什么,也无法用英语准确表达自己的观点。”在日常生活中Kevin也遇到了种种困难,比如在超市购物时因为看不懂英文找不到自己需要的物品,迷路时无法用英文表述出自己要去的地方等等。

项目团队经过多种尝试,最终选择了先插值再压缩的方式,对不同工作模式采取不同的压缩算法,利用帧间相关性,提高图像质量,最后将压缩后的数据下传至地面解压恢复。

像Kevin的这种情况并不少见,很多同学在出国之前依靠着雅思机经,各种题库,各种模板考到了能留学的分数,却在出国后发现自己的英文水平无法支撑起在异国的日常生活需要,身边也没有熟悉的家人同学,很容易陷入一种自我否定的状态,甚至是患上“社交恐惧症”。

为此,25所攻克了大宽角度测量等关键技术。

后续,嫦娥五号轨道器和返回器组合体将与上升器分离,择机返回地球。

为了实现样品顺利转移,航天科技集团八院149厂对接与样品转移机构总装团队付出了艰辛劳动。

听力:在听力方面,雅思官方出版的剑桥雅思真题就是最好的参考资料,现在已经出到第十四册。建议大家把剑桥雅思第四册到第十四册全部做一遍,其中从第十册开始到第十四册最好做两遍以上。每次做题,按照雅思正式考试时间及标准来做,做完试题对完答案后,再把原文重听一遍,注意自己错误的地方并总结错误原因。若是还有听不懂的地方,就去看原文的文章,着重关注没有听懂的部分,记录下其中的生词并加以记忆。

本文原载于《留学》杂志第142期

记者从25所了解到,该雷达是一组成对产品,由雷达主机和应答机组成,分别安装在嫦娥五号轨道器和上升器上。当两器相距约100公里时,该雷达开始工作,不断为导航控制分系统提供两器之间的相对运动参数,并进行双向通信。两器根据雷达提供信号调整飞行姿态,直至对接机构捕获、锁定。

据149厂副总经理陆海滨介绍,对接机构中对接环的运动位置精度和对中性,是影响月球样品转移成败的关键因素之一。对接样品转移机构是一种弱刚性结构,体积小、结构复杂,但功能一样不少,这对在装配中的测量数量、精度等要求更高。

满足清晰度和帧频要求后,数据传输又成了大问题。如同一条单行道要承载双倍的车流,拥堵在所难免。该产品主管设计师王峰表示,要避免这种情况,就要从图像、视频压缩技术上下功夫。

载人航天使用的对接机构学名叫异体同构周边式对接机构,在对接后可形成一个80公分左右的通道,方便航天员在其中穿行。而月球探测对探测器的质量和空间有严苛限制。嫦娥五号对接机构必须小而精,重量要减小到周边式对接机构的15分之一,同时还要具备样品容器捕获、自动转移功能。

另外,上升器在落月时难免形成扬尘,有可能对对接用应答机造成干扰,降低测角精度。为此,设计师在应答机上安装了用特殊材料制作的防尘罩,如同给千里眼戴上了护目镜,规避了这一隐患。

嫦娥五号采用的对接方式,与我国载人航天任务交会对接有很大区别。

完美记录“拥抱”全过程

首先,雅思考生需要确定目标,端正心态,不要因为一次考试失利就一蹶不振,也不要因为自身英语水平过关就轻视考试。其次,要找出自己的薄弱环节并加以攻克,遇到不懂的生词,不了解的语法不要跳过,而要努力攻下难关。最后,在考试过程中不要紧张,把自己平日里学习的成果发挥出来,就一定能取得好成绩。

实现完美对接之前,先要让轨道器和上升器靠近对方。中国航天科工集团二院25所研制的嫦娥五号交会对接微波雷达,作为中远距离测量的唯一手段,为此次交会对接“牵线搭桥”。

曾就读于伦敦大学金史密斯学院的Kevin本科是摄影专业,由于平时不太注重英语能力的提高,英语成绩并不理想。Kevin告诉《留学》记者,在他决定出国深造之后,由于本身的英语成为了他留学路上的一大难关。“英国学校的硕士入学标准一般为雅思均分6.5分 ,单 项 分 6 . 0 分 ,但 我 第 一 次 雅 思 考 试 只 考了 4 . 0 分 ,连 读 最 长 时 间 的 语 言 班 的 成 绩 都 达不到。”雅思成绩不能达到申请要求,这让Kevin陷入了焦虑之中。本着死马当作活马医的心态,Kevin听从英语辅导机构的老师的建议,开始接触雅思机经,他花费了近两个月的时间背雅思机经,终于在下一次雅思考试中考到了5.0分,达到了语言班的入学要求。

在转移过程中,对接机构与样品转移分系统形成了一个封闭式的微型隧道,受到了产品特性的6个自由度限位限制。研制期间,团队主操作手吴骏和顾京海发现,系统的运作在理论和实践中存在偏差。由于6个自由度的限制,让本来就属于弱刚性的结构很容易因外界压力而产生细微形变,从而无法满足5微米的横向精度要求。