十年追梦路，九天揽月回
2021-11-26杨孟飞
我国古代，月球又被称为太阴、玄兔、婵娟、玉盘，美丽的名字寄托着人们对月球的无限向往。从古至今，九天揽月一直是中华民族的美好梦想。
探月工程三期嫦娥五号任务是探月工程重大科技专项“绕、落、回”三步走战略的最后一步，是我国复杂程度最高、技术跨度最大的航天系统工程。返回器于2020年12月17日携带月球样品在内蒙古四子王旗地区安全着陆，首次实现了我国地外天体采样返回，标志着中国航天向前迈出的一大步。
嫦娥五号探测器研制团队从研制之初就坚持创新驱动，力求吃透技术，探寻技术的原理和方法。十年时间里，研制团队一步步实现设计优化、一次次进行技术验证，确保了设计正确、验证充分，相继突破了月面无人自动采样返回探测器系统设计、月面采样封装、月面起飞上升、月球轨道交会对接与样品转移、月地转移入射、携带月球样品高速再入返回地球、复杂探测器装配集成与测试以及月面无人自动采样返回地面综合试验等诸多关键技术。本专刊是研制团队部分研究成果和经验的总结。
《嫦娥五号月球轨道交会对接远程导引轨道设计与飞行实践》重点介绍了月球轨道交会对接远程导引多脉冲调相轨道方案的选择，标称轨道优化设计，轨控策略和误差分析以及实际飞行轨道控制情况。
《嫦娥五号轻量化高精度上升器结构设计》从结构轻量化设计、结构高精度设计、高精度有效载荷指向变化预示等3方面介绍了嫦娥五号上升器结构设计方法与实现情况。
《嫦娥五号探测器系统级电性能测试设计与实践》提出了状态遍历及增量式集成的系统级测试方法，并从系统级电性能测试设计、任务剖面分层验证策略、场景与动作的定量验证等方面进行了阐述。
《逆金字塔式安全着陆点选择方法》建立了月面地形安全性分析与定量搜索模型，该模型呈四层逆金字塔结构，应用于着陆下降过程的标称航迹设计和轨道控制策略制定。
《嫦娥五号探测器自主着陆视觉避障方法与评价》采用K均值聚类和Delaunay三角剖分方法，并设计安全系数评价方法选择安全落点实现光学粗避障；提出概率模型评价点云所示区域的着陆安全性实现激光精避障。
《航天器飞行控制仿真与平行系统》提出了一种可组装的飞控仿真与平行系统方案，实现前端仿真与验证、后端决策与支持，并应用于嫦娥五号的飞控工作。
《嫦娥五号探测器采样区快速视觉测量技术及应用》提出时空受限条件下相机标定、月面弱纹理密集匹配和地面验证方法，实现采样区地形的快速三维重建和景物测量。
《采用视觉伺服的月球样品容器夹持控制方法》通过获取机械臂末端执行机构以及样品容器特征，对机械臂末端执行机构位姿的控制参数进行估计，实现了对样品容器的精确夹持。
《嫦娥五号探测器月面铲挖采样前后状态变化分析》采用嫦娥五号月面采样获取的彩色图像数据，对采样前后月表层和次表层物质反射率、颗粒形态等月壤状态差异进行了分析与探讨。
《嫦娥五号探测器供配电系统设计与验证》介绍了在复杂空间环境下多任务、多模式高可靠轻小型化供配电系统设计方案，以及能量平衡仿真、多母线融合控制、集成化功率调节与配电单元设计等关键技术。
《嫦娥五号探测器多舱段间接力式校时及误差控制方法》通过相邻舱段间接力式时间传递和时间基准设备索引识别实现自主校时，并综合使用多种方法实现校时误差控制。
《月球轨道器模块化综合电子设计与实现》从体系架构、模块划分、通用化内总线设计、信息流设计、可重构计算机设计等方面，介绍了嫦娥五号轨道器可重构模块化综合电子的设计方案。
《月地高速再入返回器弹道重建与气动力参数辨识》采用输出误差法辨识传感器误差及状态量初值完成弹道重建，并通过线性回归法完成气动力参数辨识，验证了相应速域的气动设计方法。
《嫦娥五号返回器降落伞回收动力学建模与分析》建立了返回器回收着陆段高保真拉直充气和稳定下落动力学模型，并对返回器开伞后飞行轨迹的偏差特性进行了分析。
特别感谢论文作者、审稿专家和编辑部同志的辛勤工作。浩瀚宇宙，探索永无止境，中国航天人的追梦脚步不会停止，让我们继续努力，为建设航天强国，为祖国航天事业的发展再立新功。
