11月26日，國防科工局對外宣布，我國首輛月球車——嫦娥三號(hào)巡視器命名“玉兔號(hào)”。圖為“玉兔號(hào)”月球車1：2模型。

　　 “嫦娥”懷抱“玉兔”，飛天奔向月宮……中華民族這個(gè)古老美麗的神話傳說，如今即將成為現(xiàn)實(shí)。

　　11月26日，國防科工局宣布，肩負(fù)落月重任的嫦娥三號(hào)計(jì)劃12月上旬擇機(jī)發(fā)射，備受矚目的中國首輛月球車——嫦娥三號(hào)巡視器，正式定名“玉兔號(hào)”。

　　浩瀚蒼穹，璀璨群星，又將見證屬于中國的“太空大片”。這部大片的主角——“玉兔號(hào)”月球車，將實(shí)現(xiàn)中國人與月球首次“零距離接觸”的夢想。

　　那么，現(xiàn)實(shí)版“玉兔”究竟啥模樣？如何進(jìn)行探月之旅？又會(huì)完成哪些科學(xué)任務(wù)？嫦娥三號(hào)任務(wù)序幕徐徐開啟之際，本報(bào)記者帶您一探究竟，揭開中國首輛月球車的神秘面紗。

　　相貌很威武——

　　體重140公斤，周身金光閃閃，能“眼觀六路”“耳聽八方”

　　“玉兔號(hào)”，這個(gè)可愛的名字，讓人不禁對中國首輛月球車遐想翩翩。

　　第一眼見到“玉兔號(hào)”的樣機(jī)，記者腦海中蹦出兩個(gè)字：威武！

　　“從外觀看，樣機(jī)與真機(jī)一模一樣。”副主任設(shè)計(jì)師魏然用4句話來形容這個(gè)140公斤重的“寶貝疙瘩”：肩插“太陽翼”，腳踩“風(fēng)火輪”，身披“黃金甲”，腹中“秘器”多。

　　細(xì)細(xì)端詳，果不其然——

　　“身材”呈長方形盒狀，長1.5米，寬1米，高1.1米，周身金光閃閃，耀眼奪目。她的肩部有兩片可以打開的太陽能電池帆板，好似“黃金甲”上的披風(fēng)。她的腿部是六個(gè)輪狀的移動(dòng)裝置，好似哪吒腳下的“風(fēng)火輪”。

　　此外，她還有一個(gè)長長的“耳朵”——地月對話通訊天線；4只敏銳的“眼睛”——頭頂?shù)膶?dǎo)航相機(jī)與前后方的避障相機(jī)；一只靈巧的“胳膊”——負(fù)責(zé)鉆孔、研磨和采樣的機(jī)械臂……

　　魏然介紹，身披“黃金甲”，目的不是為好看，而是為了反射月球白晝的強(qiáng)光，降低晝夜溫差，同時(shí)阻擋宇宙中各種高能粒子的輻射。所有這一切，都是為了支持和保護(hù)月球車的腹中“秘器”——紅外成像光譜儀、激光點(diǎn)陣器等10多套科學(xué)探測儀器。

　　“‘玉兔號(hào)’是一臺(tái)長著輪子、能適應(yīng)惡劣環(huán)境并開展科學(xué)探測的航天器，一個(gè)智能化、低功耗、高集成的機(jī)器人，一位承載華夏兒女探月夢想的巡視者。”談起中國首輛月球車，航天科技集團(tuán)公司宇航部部長趙小津如是說。1

　　工藝很苛刻——

　　每個(gè)部件“錙銖必較”，全部實(shí)現(xiàn)“中國制造”，國產(chǎn)率達(dá)100%

　　“玉兔”的相貌超乎想象，建造之難也超乎想象。

　　從技術(shù)難度上來看，“玉兔號(hào)”堪稱我國史上最難造的“車輛”——因?yàn)槊恳粋€(gè)環(huán)節(jié)，差不多都是一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。

　　從制造工藝上來講，“玉兔號(hào)”堪稱我國史上最嚴(yán)苛的“車輛”——因?yàn)槊恳粋€(gè)部件都“錙銖必較”，超重5克以上要報(bào)總設(shè)計(jì)師批準(zhǔn)。

　　從零起步，滿目空白。整整10年時(shí)間，一大批科研人員傾盡心血，完成了這個(gè)由移動(dòng)、電源、熱控等8個(gè)分系統(tǒng)組成的“杰作”——能夠耐受月表真空、強(qiáng)輻射和高溫差等極端環(huán)境的月球車。

　　試舉一例，為了適應(yīng)月球惡劣“路況”，“玉兔號(hào)”對“車輪”要求極高。僅此一項(xiàng)攻關(guān)，科研人員就絞盡腦汁。研制中，科研人員曾拿出四輪、六輪、八輪以及履帶式等幾十種方案。最終，“六輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向”的方案，憑借高可靠和低重量的完美結(jié)合一舉勝出。

　　中國探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁說：“玉兔號(hào)”實(shí)現(xiàn)了全部“中國制造”，國產(chǎn)率達(dá)到100%。

　　本領(lǐng)很高強(qiáng)——

　　具備20度爬坡、20厘米越障能力，可耐受300攝氏度溫差

　　仰望夜空，明媚的月亮婀娜溫情。然而，月亮之上，卻沒有想象中的浪漫。無風(fēng)、無雨、無空氣，而且冷熱劇變，這就是真實(shí)的月面環(huán)境。

　　“月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松軟，凹凸不平，有石塊、有隕石坑，還有陡峭的高坡。在這種環(huán)境中，月球車既不能打滑，更不能翻車。”全程參與研制的主任設(shè)計(jì)師肖杰說。

　　想要克服這些困難，“玉兔號(hào)”必須具備“眼觀六路、耳聽八方”“獨(dú)立思考、自主判斷”的本領(lǐng)。

　　肖杰介紹，“玉兔號(hào)”有4只“眼睛”，分別是全景相機(jī)和導(dǎo)航相機(jī)。通過相機(jī)“觀察”周圍環(huán)境，對月面障礙進(jìn)行感知和識(shí)別，然后對巡視的路徑進(jìn)行規(guī)劃。遇到超過20度的斜坡、高于20厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑，能夠自主判斷安全避讓。

　　月球車在月面“行走”風(fēng)險(xiǎn)重重，月壤細(xì)粒會(huì)大量揚(yáng)起，形成月塵，一旦附著很難清除。月塵可能引起月球車很多故障，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)卡死、密封機(jī)構(gòu)失效、光學(xué)系統(tǒng)靈敏度下降等。

　　在月表形貌綜合模擬試驗(yàn)控制室，記者看到一片高低起伏的綿軟“沙子”。為模擬月球環(huán)境，科研人員特地從長白山運(yùn)回與月球表面物質(zhì)成分相近的火山灰，并通過鋼絲吊掛月球車，模擬微重力環(huán)境。

　　“我們試驗(yàn)了幾千次，就是為了確認(rèn)哪種車輪的構(gòu)型更適應(yīng)月球環(huán)境。”肖杰說，“‘玉兔號(hào)’在月面巡視時(shí)采取自主導(dǎo)航和地面遙控的組合模式，不僅可以自主前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、后退，還可以原地打轉(zhuǎn)、橫向側(cè)擺，確保在危機(jī)四伏的月面上暢行無阻。”

　　此外，月球晝夜溫差非常大，白晝時(shí)溫度高達(dá)150攝氏度，黑夜時(shí)低至零下180攝氏度。為適應(yīng)極端環(huán)境，“玉兔號(hào)”月球車?yán)脤?dǎo)熱流體回路、隔熱組件、散熱面設(shè)計(jì)、電加熱器、同位素?zé)嵩?，可耐?00攝氏度的溫差。

　　作息很規(guī)律——

　　日出而作，日入而息，一覺14天，白天需午休，壽命3個(gè)月

　　“休息，是為了更好地工作。”這句名言用在“玉兔號(hào)”身上，顯得非常貼切。

　　眾所周知，月球繞地球轉(zhuǎn)一圈需要28天多，月球自轉(zhuǎn)也是28天。這意味著，月球上的一晝夜相當(dāng)于地球上的28天。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　“古人把月亮稱為廣寒宮，一點(diǎn)都不假。月面夜間最低溫度可以降至零下180攝氏度，電子設(shè)備根本無法工作。”探月工程副總指揮、探月與航天工程中心主任李本正說，“更要命的是，月球上的一晚上相當(dāng)于地球上的14天，可謂‘長夜漫漫真難熬’！”

　　為此，科研人員為“玉兔號(hào)”精心設(shè)計(jì)了休眠模式——14天工作，14天“睡覺”。

　　該“睡覺”的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)養(yǎng)精蓄銳，該“起床”的時(shí)候又能自動(dòng)喚醒重新投入工作。這種“日出而作，日入而息”的規(guī)律作息，極大地增強(qiáng)了“玉兔號(hào)”適應(yīng)月表惡劣環(huán)境的生存能力。

　　經(jīng)歷極低溫度后，“月夜喚醒”是一個(gè)難題?？蒲腥藛T為月球車設(shè)計(jì)了可伸縮的太陽能電池帆板，白天工作時(shí)展開，夜晚則收起來，將儀器設(shè)備包在里面。這種“包裹式睡眠”，有助于保護(hù)各種儀器不被凍壞，確保月球車有剩余電力“自主醒來”，重新展開太陽能電池帆板迎接陽光。

　　對于一些特別嬌嫩的設(shè)備，車內(nèi)還專門準(zhǔn)備了“暖寶”——核電池。資料顯示，核電池提供電能時(shí)間非常長，一個(gè)硬幣大小的核電池，就可以使用5000年。這項(xiàng)技術(shù)如能成功，將使我國成為繼美俄之后，世界上第三個(gè)將核動(dòng)力應(yīng)用于太空探測的國家。

　　“不僅氣溫低時(shí)要睡覺，氣溫高時(shí)也要小憩。”測控系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師張波介紹，“白天時(shí)，‘玉兔號(hào)’月球車的太陽能電池帆板還要調(diào)整角度，避免被陽光照射得太熱。最熱的月午，月球車還要進(jìn)行‘午休’。”

　　張波告訴記者，“玉兔號(hào)”月球車設(shè)計(jì)壽命3個(gè)月，這意味著她要經(jīng)歷3個(gè)月球白天和3個(gè)月球黑夜。所有的工作，要在月球時(shí)間的“上午”和“下午”完成。

　　工作很高效——

　　承擔(dān)數(shù)十項(xiàng)科學(xué)探測任務(wù)，“零距離”接觸38萬公里外神秘月亮

　　“著陸器通過反推發(fā)動(dòng)機(jī)緩沖，在月面上徐徐降落，艙門打開，彈出斜梯。月球車緩緩舒展蜷縮的身體，調(diào)整好姿態(tài)，走出艙門，滑下斜梯，開始漫步月球……”中國科學(xué)院院士、探月工程高級(jí)顧問歐陽自遠(yuǎn)，這樣描述“玉兔號(hào)”月球車登臨月球的場景。

　　“此前，‘玉兔號(hào)’月球車由著陸器背負(fù)，通過光學(xué)、微波等敏感器測量，在月球上空懸停、平移、避障，選擇最佳著陸點(diǎn)安全降落月球表面。”歐陽自遠(yuǎn)說，“在這個(gè)過程中，著陸器將采取路徑優(yōu)、燃料省、誤差小的模式實(shí)現(xiàn)安全著陸。”

　　歐陽自遠(yuǎn)說，“玉兔號(hào)”月球車堪稱一款非常聰明的機(jī)器人，依靠自主導(dǎo)航，選路線、上下坡、避障礙，走走停停，邊走邊“看”，并把探測到的數(shù)據(jù)自動(dòng)傳回地球，幫助人類更加直接、更加準(zhǔn)確地了解38萬公里外神秘美麗的月亮。

　　據(jù)介紹，“玉兔號(hào)”月球車底部安裝了一臺(tái)測月雷達(dá)，可發(fā)射雷達(dá)波探測二三十米厚的月球土壤結(jié)構(gòu)，還可以對月球下面100米深的地方進(jìn)行探測。“這是世界上其他國家從來沒有做過的事情。”歐陽自遠(yuǎn)說。

　　“靜若處子，動(dòng)若脫兔。”有限的時(shí)間，迫使“玉兔號(hào)”月球車高效工作——依靠各種先進(jìn)設(shè)備，對月表進(jìn)行三維光學(xué)成像、紅外光譜分析，開展月壤厚度和結(jié)構(gòu)科學(xué)探測，對月表物質(zhì)主要元素進(jìn)行現(xiàn)場分析，等等。

　　“嫦娥”即將啟程奔月，祝福“玉兔”一路精彩！

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　　“玉兔號(hào)”月球車8個(gè)分系統(tǒng)——

　　“八仙過海，各顯神通”

　　“玉兔號(hào)”月球車由移動(dòng)、導(dǎo)航控制、電源、熱控、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、綜合電子、測控?cái)?shù)傳、有效載荷8個(gè)分系統(tǒng)組成，業(yè)內(nèi)人士形象稱之為“八仙過海，各顯神通”。

　　★移動(dòng)分系統(tǒng)：采用輪式、搖臂懸架方案，具備前進(jìn)、后退、原地轉(zhuǎn)向、行進(jìn)間轉(zhuǎn)向、20度爬坡、20厘米越障能力；

　　★導(dǎo)航控制分系統(tǒng)：攜帶有相機(jī)及大量傳感器，在得知周圍環(huán)境、自身姿態(tài)、位置等信息后，可通過地面或車內(nèi)裝置，確定速度、規(guī)劃路徑、緊急避障、控制運(yùn)動(dòng)、監(jiān)測安全；

　　★電源分系統(tǒng)：由兩個(gè)太陽電池陣、一組鋰離子電池組、休眠喚醒模塊、電源控制器組成，利用太陽能為車上儀器和設(shè)備提供電源；

　　★熱控分系統(tǒng)：利用導(dǎo)熱流體回路、隔熱組件、散熱面設(shè)計(jì)、電加熱器、同位素?zé)嵩?，可使月球車工作時(shí)艙內(nèi)溫度控制在+55℃～-20℃之間；

　　★結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)：由結(jié)構(gòu)和太陽翼機(jī)械部分、桅桿、機(jī)械臂構(gòu)成，主要為各種儀器、設(shè)備、有效載荷提供工作平臺(tái)；

　　★綜合電子分系統(tǒng)：將中心計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、處理模塊等集中一體化，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遙測遙控、數(shù)據(jù)管理、導(dǎo)航控制、移動(dòng)與機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)控制等功能；

　　★測控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)：保證月球車與地球38.4萬公里的通信以及與著陸器之間的通信；

　　★有效載荷分系統(tǒng)：月球車配備的科學(xué)探測儀器，包括全景相機(jī)、紅外成像光譜儀、測月雷達(dá)、粒子激發(fā)X射線譜儀等。

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　　月球車史話

　　月球車，學(xué)名“月面巡視探測器”，是一種能夠在月球表面行駛并完成月球探測、考察、收集和分析樣品等復(fù)雜任務(wù)的專用車輛。

　　★世界首臺(tái)無人駕駛月球車

　　1970年11月17日，世界上第一臺(tái)無人駕駛的月球車由前蘇聯(lián)發(fā)射的月球17號(hào)探測器送上月球。在月面“雨海”地區(qū)著陸后，它行駛了10.5公里，進(jìn)行了10個(gè)半月的科學(xué)探測，考察了8萬平方米的月面，直至攜帶的能源耗盡，于1971年10月4日停止工作。

　　★世界首臺(tái)有人駕駛月球車

　　1971年7月31日，“阿波羅15號(hào)”登上月球“雨海”地區(qū)的第二天，宇航員斯科特和歐文進(jìn)行了航天史上首次有人駕駛的月球車行駛。兩名宇航員駕駛4輪月球車，在崎嶇不平的月球表面行駛了27.9公里，收集了77公斤月巖樣品，之后返回登月艙。

　　★未來月球車發(fā)展趨勢

　　隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人類重返月球的熱潮興起，新一代月球車也將出現(xiàn)。從今天人類的交通工具，可以想象未來月球車的模樣——單人乘坐的月球摩托，雙座多用途的月球車，客貨兩用的月球車，月球的拖掛車，月面軌道巴士，等等。乘坐不同的月球車，人類將實(shí)現(xiàn)漫游月球的夢想。(記者張曉祺、柳剛 特約記者成子龍)