2020年12月3日23時10分，嫦娥五號上升器攜帶月球樣品從月麵點火起飛，約6分鍾後
，進入環月橢圓軌道。12月6日2時13分，上升器準確到達軌返組合體前方50公裏、上方約10公裏的預定“交班”位置。5時42分，上升器與軌返對合體完成交會對接
，6時(shi)，樣(yang)品(pin)封(feng)裝(zhuang)容(rong)器(qi)從(cong)上(shang)升(sheng)器(qi)轉(zhuan)移(yi)到(dao)返(fan)回(hui)器(qi)中(zhong)。這(zhe)個(ge)自(zi)主(zhu)交(jiao)會(hui)對(dui)接(jie)和(he)樣(yang)品(pin)轉(zhuan)移(yi)過(guo)程(cheng)就(jiu)好(hao)像(xiang)百(bai)米(mi)接(jie)力(li)賽(sai)中(zhong)的(de)交(jiao)接(jie)棒(bang)過(guo)程(cheng)，精(jing)彩(cai)紛(fen)呈(cheng)，技(ji)術(shu)含(han)量(liang)極(ji)高(gao)。

　　采(cai)用(yong)從(cong)月(yue)麵(mian)起(qi)飛(fei)後(hou)進(jin)行(xing)一(yi)次(ci)月(yue)球(qiu)軌(gui)道(dao)交(jiao)會(hui)對(dui)接(jie)，而(er)不(bu)是(shi)從(cong)月(yue)麵(mian)起(qi)飛(fei)後(hou)直(zhi)接(jie)月(yue)地(di)轉(zhuan)移(yi)，這(zhe)樣(yang)的(de)設(she)計(ji)有(you)利(li)於(yu)采(cai)集(ji)和(he)攜(xie)帶(dai)更(geng)多(duo)樣(yang)品(pin)返(fan)回(hui)地(di)球(qiu)，並(bing)為(wei)後(hou)續(xu)任(ren)務(wu)進(jin)行(xing)技(ji)術(shu)積(ji)累(lei)和(he)驗(yan)證(zheng)。

　　看點1——太空中的追逐上升器和軌返組合體都在環月飛行，但軌道高度不同，上升器在210公裏高的外道跑
，軌返組合體在200公裏高的內道跑。內道路程短，軌返組合體跑得稍快一些
，外道的上升器則跑得要慢一點。為了實現“交接棒”，軌(gui)返(fan)組(zu)合(he)體(ti)需(xu)要(yao)在(zai)高(gao)度(du)方(fang)向(xiang)上(shang)抬(tai)高(gao)軌(gui)道(dao)，並(bing)且(qie)在(zai)前(qian)後(hou)方(fang)向(xiang)上(shang)逐(zhu)漸(jian)逼(bi)近(jin)上(shang)升(sheng)器(qi)。當(dang)接(jie)近(jin)到(dao)一(yi)定(ding)距(ju)離(li)時(shi)，軌(gui)返(fan)組(zu)合(he)體(ti)會(hui)自(zi)主(zhu)控(kong)製(zhi)發(fa)動(dong)機(ji)來(lai)改(gai)變(bian)行(xing)進(jin)方(fang)向(xiang)，抄(chao)近(jin)道(dao)趕(gan)上(shang)上(shang)升(sheng)器(qi)。整(zheng)個(ge)追(zhui)逐(zhu)過(guo)程(cheng)設(she)置(zhi)多(duo)個(ge)停(ting)泊(bo)點(dian)，軌(gui)返(fan)組(zu)合(he)體(ti)停(ting)下(xia)來(lai)保(bao)持(chi)相(xiang)對(dui)位(wei)置(zhi)不(bu)變(bian)，進(jin)行(xing)狀(zhuang)態(tai)檢(jian)查(zha)，並(bing)確(que)保(bao)對(dui)接(jie)的(de)時(shi)候(hou)測(ce)控(kong)條(tiao)件(jian)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)。

　　圖：月球軌道交會對接飛行階段劃分。(來源：徐陽, 馬琳, 劉濤, 等嫦娥五號月球軌道交會對接製導、導航與控製係統. 中國科學: 技術科學, 2021, 51: 788–798)

　　看點2——“高精測量”+“知己知彼”在交會對接過程中
，需要讓軌返組合體和上升器清楚彼此的相對位置、速度和姿態，為此配置了多種進行相對測量的敏感器
，用來實現相對導航。在相距100公裏的時候，微波雷達開始工作，既按照傳統雷達的“點名答到”模式提供兩器的相對運動參數，還升級到“對話交流”模式，在軌返組合體和上升器之間雙向傳輸遙控指令和遙測參數。在相距20公裏的時候，激光雷達“登場”，提供更高精度的測量信息。而到了100米(mi)左(zuo)右(you)，光(guang)學(xue)敏(min)感(gan)器(qi)開(kai)始(shi)大(da)顯(xian)身(shen)手(shou)，實(shi)現(xian)近(jin)距(ju)離(li)的(de)距(ju)離(li)和(he)姿(zi)態(tai)測(ce)量(liang)。這(zhe)些(xie)敏(min)感(gan)器(qi)在(zai)作(zuo)用(yong)距(ju)離(li)上(shang)彼(bi)此(ci)接(jie)力(li)又(you)有(you)覆(fu)蓋(gai)銜(xian)接(jie)，從(cong)而(er)確(que)保(bao)在(zai)任(ren)意(yi)距(ju)離(li)上(shang)至(zhi)少(shao)有(you)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)體(ti)製(zhi)的(de)敏(min)感(gan)器(qi)可(ke)用(yong)

，使(shi)得(de)軌(gui)返(fan)組(zu)合(he)體(ti)看(kan)得(de)更(geng)準(zhun)，測(ce)得(de)更(geng)精(jing)
，係(xi)統(tong)更(geng)加(jia)可(ke)靠(kao)。

　　看點3——38萬公裏之外的精準“交接棒”軌返組合體重達2噸dun多duo，上shang升sheng器qi質zhi量liang卻que隻zhi有you它ta的de六liu分fen之zhi一yi
，如ru果guo采cai用yong傳chuan統tong的de碰peng撞zhuang式shi對dui接jie，極ji易yi導dao致zhi上shang升sheng器qi被bei撞zhuang飛fei。為wei此ci
，專zhuan門men設she計ji了le抱bao爪zhao式shi抓zhua捕bu對dui接jie機ji構gou，每mei對dui抱bao爪zhao猶you如ru兩liang隻zhi手shou臂bi，在zai1秒內快速合攏形成閉合空間
，將位於上升器的被動鎖柄牢牢地約束在內部，再也無法逃脫。對得上還得對得準，對接後的精度要求優於0.5毫米


，好比在太空“穿針引線”。采用3套抱爪機構星型周向布局、自zi定ding心xin設she計ji，實shi現xian了le兩liang飛fei行xing器qi對dui接jie後hou的de自zi動dong對dui準zhun中zhong心xin，在zai保bao證zheng高gao精jing度du對dui接jie的de同tong時shi實shi現xian了le輕qing量liang化hua設she計ji。轉zhuan移yi機ji構gou的de設she計ji也ye很hen巧qiao妙miao。為wei了le實shi現xian六liu百bai多duo毫hao米mi的de長chang行xing程cheng樣yang品pin容rong器qi轉zhuan移yi，設she計ji師shi們men從cong尺chi蠖huo的de身shen上shang找zhao到dao了le靈ling感gan
，基ji於yu運yun動dong行xing程cheng放fang大da+接(jie)力(li)轉(zhuan)移(yi)的(de)原(yuan)理(li)，提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)仿(fang)尺(chi)蠖(huo)大(da)展(zhan)收(shou)接(jie)力(li)式(shi)機(ji)構(gou)，通(tong)過(guo)多(duo)級(ji)並(bing)聯(lian)連(lian)杆(gan)的(de)簡(jian)單(dan)循(xun)環(huan)展(zhan)收(shou)運(yun)動(dong)，就(jiu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)物(wu)體(ti)的(de)連(lian)續(xu)移(yi)動(dong)。整(zheng)個(ge)轉(zhuan)移(yi)過(guo)程(cheng)如(ru)同(tong)毛(mao)毛(mao)蟲(chong)的(de)運(yun)動(dong)
，一(yi)伸(shen)一(yi)縮(suo)、不斷前進。