隨著長征五號今天凌晨4時30分在海南文昌發射場沖天一飛，嫦娥五號開啟探月工程三期任務收官之戰，將實現我國首次月球無人采樣返回。本次任務世界矚目、看點多多，但人類首次月球軌道無人自動交會對接和樣品轉移無疑是最大亮點之一。

實現這個過程的核心就是對接與樣品轉移機構，而這一機構出自上海的中國航天科技集團八院。這一機構究竟有何神奇之處，與之前的對接機構有何不同？上觀新聞特別采訪了嫦娥五號上海研制團隊。

雖同為“交會對接”，但嫦娥五號采用的對接方式與我們所熟悉的載人航天中神舟飛船與天宮飛行器采用的對接方式，有很大的區別。載人航天使用的對接機構學名叫“異體同構周邊式對接機構”，在對接后可形成一個80公分左右的通道，方便航天員在其中穿行。而與近地軌道的任務不同，月球探測對探測器的質量和空間有嚴苛限制，嫦娥五號的對接機構必須做到小而精，其重量要減小到周邊式對接機構的十五分之一，同時，還要具備樣品容器捕獲、自動轉移功能，重量更輕、精度更高、過程更穩。

“抱爪機構具有重量輕、捕獲可靠、結構簡單、對接精度高等優點。因此，嫦娥五號就采用了抱爪式對接機構，通過增加連桿棘爪式轉移機構，實現了對接與自動轉移功能的一體化，這些設計理念都是世界首創。”中國航天科技集團八院嫦娥五號探測器副總指揮張玉花說。

所謂抱爪，其實形象地說，就像手握棍子的動作，兩個方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。探測器采用的對接機構就是由3套K形抱爪構成的，當上升器靠近時，只要對準連接面上的3根連桿，將抱爪收緊，就可以實現兩器緊密連接。

而軌道器和上升器對接完成后，還要進行一個重要動作，就是將上升器上裝有月壤的樣品容器轉移到返回器中。嫦娥五號軌道器技術副總負責人胡震宇透露，連桿棘爪式轉移機構，采用了一個非常巧妙的設計，“我們利用2套倒三角形構型的棘爪，通過4次伸縮，使得容器逐漸移動到返回器中。這個構形很像我們經常使用的扎帶，相連后就只能單方向傳遞，只能前進不能后退。”

捕獲、收攏、轉移，看似簡單的過程，但在38萬公里之外高速運行的飛行器上實現卻遠遠沒有那么簡單。

“月球軌道相對于地球軌道有時延，時間走廊較小，這就對時效性要求非常高，必須一氣呵成完成對接與轉移任務。”對接機構與樣品轉移分系統技術負責人劉仲解釋，“對接全步驟要在21秒內完成，1秒捕獲、10秒校正、10秒鎖緊。為此做了35項故障預案，從啟動開始到交會對接，全部采用自動控制。”八院805所從2011年就開始開展相關技術的攻關和工程研制，以突破輕小型弱撞擊式對接、復雜接口自動樣品轉移、對接與轉移一體化等關鍵技術。“我們甚至在試驗中故意加入小故障，讓對接機構自動判別，進行故障排除，確保整個過程一氣呵成、穩妥可靠。”

不但為探月三期保駕護航，嫦娥五號對接與樣品轉移機構還填補了我國在輕小型對接機構工程化研究領域的空白，將為后續深空探測等任務提供有力支撐。