在距離地球38萬公里外的月球軌道，兩個飛行器進行交會對接，這對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。然而進行兩個飛行器的交會對接僅僅是嫦娥五號探測器探月任務中的一個環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)工程復雜程度之高、技術難度之大可想而知。

西安分院交會對接微波雷達研制團隊就是嫦娥五號探測器這項系統(tǒng)工程隊伍中的一支重要力量。在探月三期任務立項之初，西安分院承擔了月球軌道交會對接關鍵技術——交會對接微波雷達的預研攻關任務。

嫦娥五號交會對接微波雷達是軌道器和上升器之間交會對接用的測量敏感器，為交會對接的制導、導航與控制系統(tǒng)（GNC分系統(tǒng)）提供兩個飛行器之間的相對距離、速度、角度等信息，并具備兩器間雙向通信功能，是交會對接的關鍵測量手段。

2011年開始，西安分院交會對接微波雷達研制團隊歷時一年完成了原理樣機研制任務，提出了交會對接的微波測量與通信系統(tǒng)及方法，并在競爭中取得了嫦娥五號交會對接微波雷達的研制任務。

2012年，西安分院完成了工程樣機的研制任務，并確定了關鍵的技術路徑和指標。2013年，西安分院正式開始交會對接微波雷達初樣產品的研制，2016年6月完成了兩套正樣交會對接微波雷達的研制任務。

在這樣一串串看似有條不紊、略顯平淡的年份記錄里，有著西安分院交會對接微波雷達團隊對技術指標的嚴苛追求和在一次次試驗過程中對于工程實現(xiàn)的完美求助力證。

不簡單：“豪配”與多專業(yè)的技術協(xié)作

從嫦娥五號探測器的角度來說，交會對接微波雷達僅僅是一臺單獨的產品，但是這臺產品涵蓋了包括四代Ka頻段接收機等在內的近10臺復雜單機產品。這套系統(tǒng)級的雷達產品涵蓋了測距、測速、測角、通信四項功能?？梢哉f交會對接微波雷達是一臺“豪配”級的單機。

據(jù)西安分院該雷達研制負責人鐘興旺表示，在交會對接微波雷達的研制過程中，正是因為有各專業(yè)的人員在研制過程中的緊密配合和協(xié)調，才保證了任務的順利進行。導航研制團隊發(fā)揮星間精密測量技術領域優(yōu)勢，在測量通信體制設計方面取得關鍵技術突破。由于測距和測角的精度比較高，天線研制團隊充分發(fā)揮精確測量的優(yōu)勢為天線的標定發(fā)揮了重要的作用，并且根據(jù)雷達工作的環(huán)境開展了月塵環(huán)境的試驗。團隊將伺服控制和信號處理功能整合設計在一起，大大地提高了產品的集成化程度，充分體現(xiàn)了合作共贏的團隊精神。

不容易：實現(xiàn)100公里到0.2米通信

要在38萬公里外的月球軌道實現(xiàn)交會對接，就要充分考慮該雷達工作的月球軌道環(huán)境，為確保產品本身萬無一失，西安分院在地面進行了充分的試驗驗證。

按照任務要求，交會對接微波雷達需要在100公里到0.2米的范圍內實現(xiàn)對接通信，項目組為此設計了微波雷達近距離無線對接通信暗室試驗。在試驗過程中，為了在地面模擬對接過程，西安分院專門建設了精密水平運動系統(tǒng)，并基于此設備形成了一套完整的系統(tǒng)測試驗證方案。在試驗過程中，研制人員采用了微波雷達全套正樣產品，在模擬兩器相對運動的狀態(tài)下，以無線通信的方式驗證了雷達系統(tǒng)的工作性能，對整個微波雷達系統(tǒng)的功能和控制流程進行了完整全面的測試驗證。

交會對接微波雷達作為一種高精度的測量設備，在交付使用前，要經過精確的校準才可以保證其測量精度。在微波暗室環(huán)境下，借助更高精度的輔助設備對微波雷達的測距、測角系統(tǒng)誤差進行精確的標定和校準是整個交會對接微波雷達系統(tǒng)研制過程中非常重要且具有挑戰(zhàn)性的一個環(huán)節(jié)。

為了使校準后的雷達測角精度滿足任務要求，需要借助一個更高精度的測量儀器將雷達的系統(tǒng)誤差精確標定出來。為此，西安分院研制團隊在多次標定方案優(yōu)化的基礎上，經過反復的場地和坐標系轉換參數(shù)標定實測，最終找到了一套效果優(yōu)良、效率極高的組合標定手段和一套細致可行的標定流程。

不畏難：10年堅守與凌晨3點的校飛

2014年5月24日，嫦娥五號交會對接微波雷達外場掛飛試驗在機場進行。由于任務的協(xié)調，掛飛試驗定在早晨的七點。凌晨3點，掛飛試驗隊員準時醒來，簡單地洗把臉，將設備搬運裝車向機場出發(fā)。經過一個小時的車程趕到了機場。在機庫內，借著燈光檢查微波雷達應答機和應答機天線……當一切就緒后，天已放亮，試驗隊員配合地勤人員一道將飛機推入跑道，等待著指揮臺的起飛命令。

下午三點，守候在捕獲、跟蹤現(xiàn)場的試驗隊員得到起飛消息，早早地就將一切準備就緒，只等著實時信號的出現(xiàn)。隨后，目標信號準時出現(xiàn)在監(jiān)視器上，微波雷達上下俯仰的轉動，執(zhí)著地跟蹤著目標。這些讓現(xiàn)場的測試人員早已忘記了他們頭頂烈日，興奮地討論交流著測試數(shù)據(jù)?！叭瓴伙w，一飛沖天”。這意味著嫦娥五號交會對接微波雷達的外場掛飛試驗圓滿成功，充分地驗證了交會對接微波雷達的工作性能。

從2010年開始方案論證到2020年嫦娥五號探測器成功發(fā)射并實現(xiàn)交會對接，西安分院嫦娥五號交會對接微波雷達研制經歷了10年的時間。該團隊研制的交會對接微波雷達是國際上第一臺Ka頻段交會對接微波雷達。在產品研制過程中，由于要適應月球軌道的工作環(huán)境，很多已經成熟的設計和測試經驗并不能直接使用。

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

如今，嫦娥五號交會對接微波雷達已經成功完成了交會對接任務。作為嫦娥五號任務中的重要環(huán)節(jié)，交會對接微波雷達為我國探月三期工程中的返回發(fā)揮重要的作用，而西安分院交會對接微波雷達研制團隊也以十年的堅守，以勇于探索的創(chuàng)新精神，為嫦娥五號探測器的交會對接貢獻重要力量。

責任編輯：xj

原文標題：我國研制成功世界首臺Ka頻段交會對接微波雷達

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