原标题:稳定38万公里外的嫦娥速度完全靠这个“习惯性勘测队”！

北京时间12月6日凌晨，嫦娥五号探测器成功实现了在月球轨道上的首次自动交会对接。由中国航天科工集团公司研制的高精度加速度计组合、应时挠性加速度计和I/F转换电路组成的“惯性测量单元”，为“长武”号提供性能稳定可靠的高精度加速度信息，稳定此次交会对接的速度。

加速度计组合研制人员正在进行测试试验

航天科技的专家说:“要实现自动交会对接，需要使用非常精确的控制，保证轨道返回组件与升降舵之间的相对速度尽可能小，加速度精确反映速度变化。交会对接时的加速度只有探测器上升空过程中最大加速度的十分之一，高精度加速度计组合可以实现微小加速度的精确测量。”

换句话说，借助这个“习惯性测量团队”，38万公里外的“泰空牵手”也不会“擦肩而过”。

组合“船长”带着“坐垫”远行

在这个交会对接阶段，以实现加速度测量为主的高精度加速度计组合，是这个第三次陪嫦娥到月宫的“习惯性测量队”的“队长”。为了给嫦娥提供高精度、可靠的测量性能，采用了独特的冗余设计方案，任务可靠性达到0.99983。完美的性能帮助嫦娥三号和嫦娥四号任务获得成功。

“在本次任务中，组合主要承担探测器在地月转移、月球飞行、月球轨道交会对接和月球转移阶段的平移加速度测量，以实现探测器在轨道飞行和交会对接过程中平稳准确的机动控制。”航天科技三院33高精度加速度计总设计师余华南说。

加速度计组合研制人员正在进行测试试验准备

为了这次“旅程”，研究小组专门增加了一个新部件——内部减震器。由于本次飞行对组合体的抗冲击特性提出了更高的要求，增加内部减振器就像给组合体增加了一套减震和隔振的“垫子”。在这些“垫子”的支撑下，即使外界环境有较大的冲击和振动，加速度计组合仍然可以在相对稳定的环境下正常工作。

但是减震器的设计和安装并不是加“垫”那么简单。三院33所的设计师傅继波说:“减震器安装在组合体的多个位置，就像放在柜子的四个角上一样。受冲击时，每个减震器的变形略有不同。如果“缓冲垫”不等于高度，加速度计组合将旋转。哪怕是很小的旋转都会对测量精度产生很大的影响。”为了尽可能消除旋转变形，该团队在两个多月的时间里进行了大量的冲击试验，彻底摸清了减振器在不同位置、不同冲击条件、不同安装方式下的变形情况，最终将变形控制在角度二级，以保证组合测量精度不受影响。

“黄金搭档”保证完全加速

“支队”中的应时柔性加速度计和I/F转换电路是一群“黄金搭档”。在这次任务中，这些“黄金搭档”在嫦娥五号月宫全程的各个关键阶段“承包”了加速度测量任务——不仅应用于高精度加速度计组合产品，还在着陆上升组合和返回器的惯性测量单元(IMU)中发挥了关键作用。

石英挠性加速度计生产现场

作为加速度测量的核心器件，这对搭档可谓功勋神器。他们帮助神舟系列飞船完成了11次任务和“天州”、嫦娥三号、嫦娥四号的任务，连战全胜；I/F转换电路以其高可靠性和高精度测量信号转换能力，已成功应用于长征四号和长征六号火箭返回舱和新一代载人飞船试验船。

应时柔性加速度计是对加速度敏感的关键传感器，输入输出转换电路可以将加速度计输出的电流信号转换成适合计算机处理的数字脉冲信号。由于探测器不同部分承担的任务不同，开发团队为加速度计配备了不同量程的I/F转换电路。“信号转换的过程就像用天平和砝码‘称量’信号。如果加速度变化很大，电流信号变化很大，就必须使用大的‘砝码’，”模数转换电路的总设计师赵说。

在交会对接和轨道控制过程中，轨道飞行器的加速度变化不大。该团队采用小规模转换电路，在相同条件下可以提供更高精度的加速度测量信息，实现探测器更精确的速度控制；但在登月和再入阶段，加速度变化较大，因此采用大重量的大范围转换电路，以满足加速度信息的完全覆盖，保证嫦娥一号整个飞行的速度变化得到充分掌握。

图片提供:中国航天科工集团公司

负责编辑:刘广波