（记者：杨频萍 王拓 叶真 张宣）12月19日，中国国家航天局在北京举行探月工程嫦娥五号任务月球样品交接仪式，嫦娥五号发射回收任务圆满成功。

嫦娥五号任务圆满成功的背后，凝聚着江苏的科技和智慧力量，特别是在嫦娥五号飞行器能源管理系统和指挥系统中，江苏的企业和科研人员“功不可没”，他们参与了多个重要项目的设计与研制，为探月工程作出重大贡献。

南航助力“嫦娥”奔月“挖土”

嫦娥五号月球探测器实现月面自动采样返回，是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一，这其中凝聚着江苏高校的智慧和贡献。

嫦娥五号如何“挖土”？有赵淳生院士超声电机团队的助力。超声电机被应用到嫦娥三号和四号探测器时，还只是在探月工程上的初步应用，主要负责红外成像光谱仪内定标板的驱动与控制，功能类似光谱仪“舱门的开关”。而嫦娥五号对超声电机的精度和环境都有了更严苛的要求，超声电机被用于光谱仪驱动与控制，引导机械臂工作，助力探测器在月球表面精准挖土。超声电机的功能是控制光谱仪接收反射光谱的镜面方向和角度。赵淳生院士介绍，“超声电机在一个二维运动机构上面驱动镜片，而镜片是用来照射大地的，探测器上的机械臂会把土壤从月球上抓起来，所以超声电机实际上是控制反射光照射月球表面，引导机械臂运动。”

与传统电机相比，超声电机具有响应快、精度高、噪声小、无电磁干扰等优点，这台只有46克的超声电机，花费了上百万元的研发成本。项目从2015年一直持续到今年，做了大量自检和可靠性确认等方面的工作，进一步提升了超声电机的环境适应能力。“这次采样因为机构要伸出舱外，工作温度最低是零下55℃，最高可达120℃，所以对超声电机的材料、工艺和结构都提出了很大挑战。”南京航空航天大学机械结构力学及控制教授李华峰介绍，为使电机适应月球表面极端的使用环境，研发团队模拟月球温度在各种环境下做了大量实验以确保万无一失，包括结构设计、材料选择、驱动控制，以及其他安全保障措施的设计。

针对星表地形复杂导致的着陆缓冲性能与稳定性要求高等技术难题，南航航空学院聂宏教授牵头的空间结构机构团队承担了着陆缓冲机构柔性体建模和着陆冲击计算等任务，发明了多种月球及火星、小行星着陆缓冲机构，揭示了着陆缓冲系统组合缓冲吸能机理及系统能量传递规律。该团队着陆缓冲系统相关研究成果已成功应用于嫦娥三号、四号月球探测器，确保了嫦娥三号、四号探测器在月面的成功着陆。研究成果为嫦娥五号和火星探测器着陆缓冲装置的研制提供了系统的设计方法及试验验证手段，具有重大的社会、经济效益和应用价值。

据悉，南航航天学院空间结构与机构课题组瞄准未来深空星表多点位、多任务探测的技术需求，积极开展缓冲、行走一体化星表着陆器的研究工作，取得了一系列成果，可以在保证缓冲性能的前提下，以着陆器的体积、质量、复杂度的最小增量为代价，扩展调姿和行走的能力，有望解决传统着陆器在月球、火星等表面着陆后不能移动、需要��助巡视器进行较大范围探测的问题。目前，该课题组已研制出了落震吸能原理样机、调姿行走原理样机和落震吸能地面试验台等，可为未来以嫦娥七号为代表的月面、火星等复杂区域深度探测任务提供一种切实可行的解决方案。

苏州两企业为飞行器能源系统“保驾护航”

早在项目之初，来自苏州的同元软控就参与到系统的设计开发，利用公司在数字化系统设计仿真领域的技术优势，为嫦娥五号能源供配电系统量身定制了一套供配电数字化系统。

“简单来说，就是建一个完全数字化的结构平台代替实物试验，在电脑里做实验，保证在设计的时候就是正确的。”苏州同元软控信息技术有限公司总经理周凡利介绍，这种 “数字伴飞”技术在我国航天领域属于首次应用，数字化模拟和飞行器真实飞行同步运行，如果出现问题就通过仿真系统来解决，飞行器里面每个设备的电压电流的流向，都可以动态展示出来。

供配电系统是探测器的心脏和血液，其可靠性和安全性直接关系任务成败。同元软控设计开发的这套“数字伴飞”系统，相当于全息仿真再造了一个探测器的数字模型，帮助控制中心快速准确掌握探测器的实时状态。此次成功经验，也为企业下一步深度参与到我国空间站的开发设计奠定了坚实基础。

“嫦娥五号发射前，为该探测器能源系统进行的力学环境可靠性试验就使用了我们公司自主研发、生产的50吨大推力振动台。”苏州东菱振动试验仪器有限公司研发部经理赵征骄傲地告诉记者，“由于嫦娥五号相关产品尺寸很大，在发射及变轨时的振动量级大于2g(g=9.80 m/s^2)，因此为模拟这样的振动环境需要很大的推力，振动台的功率要求也很高。”

赵征口中的这台大推力振动台属于直接耦合振动台，攻克了多项技术难点。赵征说，比如在几千安培驱动电流的情况下，很好地解决了振动台线圈的散热问题。功率放大器输出方面采用并联的驱动电流输出技术，使得有多个模块的功率部件能够保证均衡的电流输出。

“推力过大对各个部件之间的连接强度要求很高，怎么保证骨架和线圈不脱开；电流过大，怎么保证过高的热量不烧坏线圈等都是难点。”赵征说，目前市场上相关的振动台大部分是感应式的，从功率、效率等各个方面来看，都不及直接耦合式振动台的“功力”，“我们研发的振动台已经可以达到60吨级，并且已经交付航天单位使用。”

近年来，东菱公司在振动、冲击、离心、传感、智能减振、计量标定、航空发动机专用测试设备等诸多产品门类的创新上都取得了丰硕成果，拥有400余项核心技术与专利。早在今年4月至5月期间，东菱就先后两次为嫦娥五号探测器能源系统，进行了多次力学环境可靠性试验。“这个能源系统主要为嫦娥五号探测器发射升空及变轨过程中提供发动机燃料，保障探测器顺利升空，进入预定轨道。”东菱实验室负责人李东说，“我们实验主要检测的是能源系统在发射及运行过程中，能否经受住振动、冲击等力学环境的考验，以确保其保持正常稳定的工作状态。”

高难度“地外天体起飞”源于连云港测控“力量”

北京时间12月3日晚11时10分，嫦娥五号月球探测器在圆满完成48小时工作任务后，从月面起飞，与在月球轨道等待的返回舱进行交会对接，不负众望实现高难度的首次“地外天体起飞”，顺利飞离月球表面。

中国船舶716研究所下属企业连云港杰瑞电子有限公司副总经理项俊平介绍，这看似简单的地外天体起飞，却需要技术人员从38万公里外，依托嫦娥五号深空天线组阵系统为嫦娥五号提供测量控制，指挥其按照精准的位置进行姿态调整。杰瑞生产的角度测量和电源产品正是借助嫦娥五号深空天线组阵系统，为嫦娥五号任务执行全过程提供坚实的测控和通信技术保障。

如此复杂的过程，咱们连云港的产品是如何服务“嫦娥”回家的呢？原来，嫦娥五号“回家”时，需要依托地面的深空天线组阵系统指挥精准地实施测量控制。毕竟任何一个小小的误差，传到38万公里的距离都将会变得很大，从而导致交会对接失败。为此，研究人员在深空天线组阵系统中添加了杰瑞电子自主研发的轴角转换模块产品。在深空天线组阵系统的天线伺服接收系统工作时，杰瑞的轴角转换模块可以为伺服控制系统提供高精度的位置感应，为地面监控设备观测嫦娥五号探测器提供了强力保障。高性能、高可靠的电源产品为地面监控设备供电系统提供保障。

项俊平介绍，作为一家重点的技术企业，杰瑞的高精度、高性能、高可靠测角及电源产品，突破了低温漂高精度旋转变压器—数字转换、抗单粒子总剂量旋转变压器—数字转换器、基于PFM控制的两级级联拓扑控制、基于旋转灌封和电磁内屏蔽的磁热一体化封装、基于���字隔离的闭环反馈等一系列技术难题，实现了从芯片到系统的全面自主可控。

为了研发这些技术，杰瑞电子搭建了包括江苏省级企业技术中心、江苏省自动控制器件工程技术研究中心、江苏省军民两用模块电源工程研究中心等科研创新平台，建有国内先进的SMT、混合集成、电子部件和设备总装生产线，拥有“全国现场管理五星级现场”评价的电子组装车间、厚膜混合集成和电子转换模块军标生产线。其中“中国船舶工业电子转换模块检测中心”更是国内专业从事轴角转换器件和高可靠电源检测的检测机构，通过了国家实验室认可、国防科技工业实验室认可和计量认证。目前杰瑞电子已成为国内领先的运动测量与控制和模块化电源研制单位，其产品可以广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、核电、高端装备等领域。

（文字来源：《新华日报》）