2020年12月17日，我国“嫦娥五号”探测器返回器在内蒙古四子王旗着陆，成功完成探月任务。本次探月返回过程中，“嫦娥五号”轨道器、返回器组合体与上升器顺利完成交会对接，太空中“接回”了月壤。而几牛的力，刚好是推动重达数吨的轨道器、返回器组合体向上升器对接的关键。

来自天津航天机电设备研究所的科研团队为了确保这几牛力“使得对”“用得准”，反复攻坚了7年。从打造平台开始，通过一次次的技术创新、工艺创新、算法创新、试验创新，最终确保了任务的完成，把月壤带回地面。

一分一毫不容有误

“虽然我国已掌握空间交会对接技术，但与以往的地球轨道交会对接相比，在38万公里的月球轨道上没有办法借助导航卫星的帮助，完全要靠探测器自己来完成对接，这就需要突破月球轨道测控精度、月球轨道敏感器交互、轻小型航天器对接等关键技术。为了实际验证‘精准接，无缝转’的交会对接和样品转移过程，需要在地面开展全物理仿真试验，而该试验就是在天津航天机电设备研究所打造的天津市微低重力环境模拟技术重点实验室内完成的。”天津航天机电设备研究所的技术人员说。

据了解，在实验室中，地面交会对接试验使用的敏感器和执行器都是真实产品，要模拟它们在太空环境中的对接状态，需要用通过发动机喷气产生的推力来让数吨重的模拟器改变轨道和姿态。虽然推力只有几牛，但差之毫厘，失之千里，科研人员们一分一毫都不能有误。为此，天津航天机电设备研究所特别研制了总面积达1200平方米、单块平台水平度仅2角秒、拼缝高度差仅10微米的大型超平支撑平台。恩迪可为客户定制：特大型微重力模拟实验气浮平台，任意每平方米平面度≤5μm。

科研人员说，只有这么高的精度，才能保证“嫦娥五号”模拟器在平台上进行近乎无摩擦的运动，从而验证探测器交会对接过程中的制导、导航与控制技术。

攻坚克难从地基开始

为了保障试验精度，天津航天机电设备研究所的科研团队完成了地基、支撑机构、平台本体、控制系统和调平系统等全方位的攻坚克难。从地基开始，科研团队就针对天津本土地质条件，打造建设了高精度稳定系统。

“我们的科研团队采用摩擦桩和高标号水泥浇筑的方法，为整个大平台建设提供了一个稳定的基础。为了增强设备基础与支撑调节机构之间的连接贴合性与接触刚度，科研人员还将高精度的花岗岩垫石浇注在地基内。”天津航天机电设备研究所的技术人员介绍，地基与平台之间采用的支撑调节机构是天津航天机电设备研究所拥有自主知识产权的产品。每块平台下方由六套支撑调节机构进行调节，有的负责支持，有的负责调节平台位姿，有的负责增强支撑刚度。1200根支撑调节机构，保证了进行试验的模拟器即便在最危险工况下仍能顺利通过拼接缝。

此外，用什么材料打造大型超平支撑平台本体也是核心难题之一。科研人员原本考虑过使用铸铁的方式，但是铸铁平台可维护性较差，手触、生锈、除锈都会影响平台的平整度，最终还是选择了放弃这个方案。经过多方考证，最终，来自济南的花岗岩走入了科研团队的视线。这种花岗岩具有抗压强度高、耐腐蚀等良好的物理特性，是建造大平台的理想材料。最终，200块特供的天然济南青花岗岩被使用在了平台上。

多种前沿技术参与试验过程

虽然这200块青花岗岩运来了，但如何拼得丝毫不差？这成为考验科研团队的难题。为了把这200块花岗岩调整到水平度和拼接缝高度满足试验参数要求，科研人员特别研制了自主巡航检测车对整个平台进行精度测量和自动调平，相比传统的人工检测与调节，调节时间从1-2个月缩短到24小时，大幅提高了工作效率和支撑平台的保障能力。

大型超平支撑平台

天津航天机电设备研究所相关负责人透露：“大型超平支撑平台也是气浮式微重力试验研究的基础设施，在其上能够开展大量试验研究工作。目前除‘嫦娥五号’任务外，该平台还实施了空间站、大型展开机构等十余项各类型号和创新试验任务，未来还将为执行载人登月、空间编队飞行、深空探测等重大工程任务提供强有力的支撑。”

该负责人表示，大型超平支撑平台的研制成功使我国彻底告别了手工调试平台的历史，让气浮支撑平台物理仿真一举跃上世界领先水平。后续，天津航天机电设备研究所将继续深入研究探索，不断迭代发展大型超平支撑平台技术和低微重力模拟仿真技术，为更多的用户提供优质服务。

除此之外，天津航天机电设备研究所的另一项产品，也在不经意间进入了全国观众的眼中。前几日央视探访“嫦娥五号”模拟试验场时悬挂在半空中的那个亮眼的“包子气球”正是由天津航天机电设备研究所研制的月球表面采样机械臂1/6g重力气悬浮补偿装置。

据介绍，该装置主要用于月球重力环境模拟，为采样机械臂地面试验和测试提供较为真实的工作环境，对采样机械臂在月面重力环境下采样、放样及转移初级封装容器到密封封装容器的全任务过程进行验证。这款倒置的“包子”气球在满足试验场环境要求的同时，还给整个装置染上了浓郁的天津风味，令人津津乐道。