嫦娥帶著月球「土特產」回家，「太空郵差」是如何研製的？
隨著嫦娥五號返回器圓滿完成月球「挖土」、帶著月球「土特產」順利回家，我國探月工程「繞落回」三步走圓滿收官。
12月17日凌晨，探月工程嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸，標誌著我國首次地外天體採樣返回任務圓滿完成。
國家航天局專家表示，嫦娥五號探測器在一次任務中，連續實現我國航天史上首次月面採樣、月面起飛、月球軌道交會對接、帶樣返回等多個重大突破，為我國探月工程「繞、落、回」三步走發展規劃畫上了圓滿句號。同時，嫦娥五號任務作為我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程，成功實現了多方面技術創新、突破了一系列關鍵技術，對於我國提升航天技術水平、完善探月工程體系、開展月球科學研究、組織後續月球及星際探測任務，具有承前啟後、里程碑式的重要意義。
「太空郵差」
嫦娥五號探測器由4個部分組成，其中，軌道器作為貫穿任務全過程的核心產品，是名副其實的「太空郵差」。
「嫦娥五號」著陸器與上升器組合體成功採樣之後，攜帶月壤的上升器是無法利用自身的動力返回地球的。必須通過「太空物流」的形式將貨物安全帶回。因此，採用類似「天宮」「神舟」這樣的交會對接方式是最好的「搭乘」辦法。
按照計劃，在月球軌道，由上升器和軌道器完成首次月球軌道交會對接，並將月球土壤樣品「包裹」轉移至返回器內。軌道器就像在月球軌道環繞的「郵差」，完成「打包」和「裝箱」後，迅速進入月地轉移軌道執行隔空投送，將月壤樣品捎回藍色星球。
軌道器由中國航天科技集團八院（下稱「八院」）研製，根據任務要求，嫦娥五號軌道器需在自身乾重1噸多情況下，頭頂3.7噸的著陸上升組合體，肚裝3噸推進劑和300多公斤的返回器，並在飛行過程中依次分離著陸上升組合體、對接與樣品轉移機構和返回器，是我國首個具有大承載，分離面多特點月球探測飛行器。
捕獲、收攏、轉移，看似簡單的過程，但在38萬公里之外的飛行器上實現卻遠遠沒有那麼簡單。與載人航天使用的近地軌道異體同構周邊式對接機構相比，月球探測對探測器的質量和空間要求更為嚴苛，重量要減小到周邊式對接機構的十五分之一左右，同時還要具備樣品容器捕獲和自動轉移功能，要求精度更高，過程更穩。
「作為世界首次月球軌道無人交會對接，可以說對此次任務成敗起決定性作用」，嫦娥五號探測器副總指揮張玉花說，單從交會對接與樣品轉移任務來看，可靠性是要求最高的，因為整個過程只能一次成功，沒有第二次機會。為了保證它的可靠性，對接與樣品轉移機構做了多重冗餘，僅僅對接驗證試驗，地面就模擬了數千次，確保萬無一失。同時，月球軌道相對地球軌道有時延，時間走廊較小，對時效性要求非常高。環月軌道的交會對接任務需要在21秒內完成，1秒捕獲，10秒校正，10秒鎖緊。樣品轉移任務介面多，環節多，過程複雜。
從2009年至2020年，八院805所開展了月球軌道交會對接與自動樣品轉移技術的攻關和工程研製，突破輕小型弱撞擊式對接技術、複雜介面自動樣品轉移技術、對接與轉移一體化技術等關鍵技術，解決了輕量化設計、集成性高、對接精度高的輕小型對接技術及在多重約束條件下實現大行程物品自動轉移的轉移技術等關鍵技術難題，為探月三期任務的實施奠定技術基礎，同時填補了我國在輕小型對接機構工程化研究領域的空白。對接與在軌自動轉移功能一體化設計能夠更好的適應深空無人探測和樣品採集、轉移等任務類型的需求，為我國後續大型衛星近地軌道補給維護任務和其他深空探測任務等項目奠定技術基礎，具有重要的戰略意義。
做了35項故障預案
探月工程三期任務最引人矚目的當屬首次在38萬公里之外的月球軌道上進行交會對接，將裝有月壤的樣品容器從上升器轉移至返回器中。為了確保「抓得住，抱得緊，轉得穩」的既定目標，精準可靠控制抓捕機構和轉移機構是關鍵。
為了完成技術攻關，軌道器副總師胡震宇與對接與樣品轉移分系統時任主任設計師鄭雲青和年輕的團隊成員調研國內外對接機構設計，開展了4種對接方案設計和9種轉移方案設計，上升器「推」、軌道器「移」、返回器「拉」各3種，通過多輪方案比較及關鍵技術攻關，最終確定了現在的抱爪式對接方案和連桿棘爪轉移方案。
而對接與樣品轉移機構研製團隊成立之初僅有3名航天老兵，2012年，為了驗證原理樣機的對接功能，團隊成員提出弔掛式對接試驗，在幾個月的時間內完成了設備的裝配和調試，滿足了對接試驗的需求。兩年半的初樣階段，對接與樣品轉移機構團隊迭代設計了3套圖紙，相繼出爐了電性件、熱控制項、電測件、結構件、能力件、鑒定件6套產品。
對接與樣品轉移分系統副主任師劉仲說道：「我們構建了整機特性測試台、性能測試台、綜合測試台、熱真空試驗台四大測試系統，通過不斷地測試、優化，確保自動對接與樣品轉移過程的萬無一失。團隊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。」
在飛控歸來時，劉仲說：「為保證任務順利完成，我們做了35項故障預案，12月6號那天一項都沒有用上，這就是最好的結果」 。
