中国第一辆国产登月车是“玉兔号”

中国月球探测器“嫦娥三号”于2013年12月2日1时30分，在西昌卫星发射中心成功发射。此次，“嫦娥三号”携“玉兔号”月球车首次实现中国的月球软着陆和月面巡视勘察，并开展为期3个月的月表形貌与地质构造调查等科学探测。

“玉兔号”是中国首辆国产登月车。

（图：亮相于上海工博会的“玉兔车”样机，摄于2013年11月）

在“玉兔号”名称公布以后，中新社从美国航天城休斯敦传回一条消息称，1969年7月20日，执行人类首次登月任务的美国“阿波罗11号”宇宙飞船与休斯敦地面指挥中心曾有过一段有趣的对话——

“请注意一位带着大兔子的可爱姑娘，传说名叫嫦娥的中国美女已经在那里住了4000年。”“好的，我们会密切关注这位兔女郎。”

“玉兔号”这次去，主要就是三大任务：调查月球地形地貌和地质构造，分析月球物质的化学成分，还有，就是把天文望远镜架上月球。月球没有大气，“天空”晴朗干净，在那里看星星，是科学家们长久以来的梦想。

想象这一幕：在荒凉的、坑坑洼洼的月球平原上，一个3米多高的“小巨人”，从天而降，激起月尘飞扬。烟尘落下，“小巨人”盘腿坐下，仰望深邃星空，遥看38万公里之外的蔚蓝故乡——地球。而作为月面巡视器的我，也将从着陆器肩上缓缓驶下，在松软的月壤上留下中国航天器的第一个“脚印”。

对全人类来说，我们这一次登月颇有点代表地球重返月球的意味。月球是人类前往宇宙深空最近的也是最便利的“中转站”。从20世纪50年代起，人类就开始探测月球。1969年7月20日，美国阿波罗11号首次将人类送上月球，阿姆斯特朗先生在月球留下人类的首个脚印。但从上世纪70年代后期开始，除了部分航天器实施过撞月，人类和人造航天器就再也没有真正登上过月球。

相隔近40年后再次登月，风险依然很大。此前，全世界共进行了129次月球探测活动，其中，美国59次，苏联64次，中国和日本各两次，欧空局和印度各1次，而成功率只有51%。只有美国、苏联完成了13次无人月球表面软着陆。美国实现了载人登月，苏联开展了两次月面无人巡视探测。从登月科考的成果来看，至今人类顶多实地了解了月球表面约5%的面积。

如今，航天技术的发展比起40年前已更加可靠、先进，带着人类探索了解月球的渴望，中国的“嫦娥”和“玉兔”踏上了征程，希望能为将来人类和平开发利用月球资源，多出一份力。

2013年11月4日，上海，“月球车”首次亮相“工博会”。“月面巡视探测器原理样机”俗称“月球车”是第一台国产“月球车”。

2013年11月26日，国防科工局宣布，肩负落月重任的嫦娥三号计划12月上旬择机发射，备受瞩目的中国首辆月球车——嫦娥三号巡视器，正式定名“玉兔号”。

副主任设计师魏然用4句话来形容这个140公斤重的“宝贝疙瘩”：肩插“太阳翼”，脚踩“风火轮”，身披“黄金甲”，腹中“秘器”多。

“身材”呈长方形盒状，长1.5米，宽1米，高1.1米，周身金光闪闪，耀眼夺目。她的肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板，好似“黄金甲”上的披风。她的腿部是六个轮状的移动装置，好似哪吒脚下的“风火轮”。

此外，她还有一个长长的“耳朵”——地月对话通讯天线；4只敏锐的“眼睛”——头顶的导航相机与前后方的避障相机；一只灵巧的“胳膊”——负责钻孔、研磨和采样的机械臂……

魏然介绍，身披“黄金甲”，目的不是为好看，而是为了反射月球白昼的强光，降低昼夜温差，同时阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射。所有这一切，都是为了支持和保护月球车的腹中“秘器”——红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。

“‘玉兔号’是一台长着轮子、能适应恶劣环境并开展科学探测的航天器，一个智能化、低功耗、高集成的机器人，一位承载华夏儿女探月梦想的巡视者。”谈起中国首辆月球车，航天科技集团公司宇航部部长赵小津如是说。

工艺很苛刻

每个部件“锱铢必较”，全部实现“中国制造”，国产率达100%

“玉兔”的相貌超乎想象，建造之难也超乎想象。

从技术难度上来看，“玉兔号”堪称我国史上最难造的“车辆”——因为每一个环节，差不多都是一项技术创新。

从制造工艺上来讲，“玉兔号”堪称我国史上最严苛的“车辆”——因为每一个部件都“锱铢必较”，超重5克以上要报总设计师批准。

从零起步，满目空白。整整10年时间，一大批科研人员倾尽心血，完成了这个由移动、电源、热控等8个分系统组成的“杰作”——能够耐受月表真空、强辐射和高温差等极端环境的月球车。

试举一例，为了适应月球恶劣“路况”，“玉兔号”对“车轮”要求极高。仅此一项攻关，科研人员就绞尽脑汁。研制中，科研人员曾拿出四轮、六轮、八轮以及履带式等几十种方案。最终，“六轮独立驱动，四轮独立转向”的方案，凭借高可靠和低重量的完美结合一举胜出。

中国探月工程总设计师吴伟仁说：“玉兔号”实现了全部“中国制造”，国产率达到100%。

本领很高强

具备20度爬坡、20厘米越障能力，可耐受300摄氏度温差

仰望夜空，明媚的月亮婀娜温情。然而，月亮之上，却没有想象中的浪漫。无风、无雨、无空气，而且冷热剧变，这就是真实的月面环境。

“月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松软，凹凸不平，有石块、有陨石坑，还有陡峭的高坡。在这种环境中，月球车既不能打滑，更不能翻车。”全程参与研制的主任设计师肖杰说。

想要克服这些困难，“玉兔号”必须具备“眼观六路、耳听八方”“独立思考、自主判断”的本领。

肖杰介绍，“玉兔号”有4只“眼睛”，分别是全景相机和导航相机。通过相机“观察”周围环境，对月面障碍进行感知和识别，然后对巡视的路径进行规划。遇到超过20度的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑，能够自主判断安全避让。

月球车在月面“行走”风险重重，月壤细粒会大量扬起，形成月尘，一旦附着很难清除。月尘可能引起月球车很多故障，包括机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降等。

在月表形貌综合模拟试验控制室，记者看到一片高低起伏的绵软“沙子”。为模拟月球环境，科研人员特地从长白山运回与月球表面物质成分相近的火山灰，并通过钢丝吊挂月球车，模拟微重力环境。

“我们试验了几千次，就是为了确认哪种车轮的构型更适应月球环境。”肖杰说，“‘玉兔号’在月面巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式，不仅可以自主前进、转弯、后退，还可以原地打转、横向侧摆，确保在危机四伏的月面上畅行无阻。”

此外，月球昼夜温差非常大，白昼时温度高达150摄氏度，黑夜时低至零下180摄氏度。为适应极端环境，“玉兔号”月球车利用导热流体回路、隔热组件、散热面设计、电加热器、同位素热源，可耐受300摄氏度的温差。

作息很规律

日出而作，日入而息，一觉14天，白天需午休，寿命3个月

“休息，是为了更好地工作。”这句名言用在“玉兔号”身上，显得非常贴切。

众所周知，月球绕地球转一圈需要28天多，月球自转也是28天。这意味着，月球上的一昼夜相当于地球上的28天。

“古人把月亮称为广寒宫，一点都不假。月面夜间最低温度可以降至零下180摄氏度，电子设备根本无法工作。”探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任李本正说，“更要命的是，月球上的一晚上相当于地球上的14天，可谓‘长夜漫漫真难熬’！”

为此，科研人员为“玉兔号”精心设计了休眠模式——14天工作，14天“睡觉”。

该“睡觉”的时候自动进入休眠状态养精蓄锐，该“起床”的时候又能自动唤醒重新投入工作。这种“日出而作，日入而息”的规律作息，极大地增强了“玉兔号”适应月表恶劣环境的生存能力。

经历极低温度后，“月夜唤醒”是一个难题。科研人员为月球车设计了可伸缩的太阳能电池帆板，白天工作时展开，夜晚则收起来，将仪器设备包在里面。这种“包裹式睡眠”，有助于保护各种仪器不被冻坏，确保月球车有剩余电力“自主醒来”，重新展开太阳能电池帆板迎接阳光。

对于一些特别娇嫩的设备，车内还专门准备了“暖宝”——核电池。资料显示，核电池提供电能时间非常长，一个硬币大小的核电池，就可以使用5000年。这项技术如能成功，将使我国成为继美俄之后，世界上第三个将核动力应用于太空探测的国家。

“不仅气温低时要睡觉，气温高时也要小憩。”测控系统主任设计师张波介绍，“白天时，‘玉兔号’月球车的太阳能电池帆板还要调整角度，避免被阳光照射得太热。最热的月午，月球车还要进行‘午休’。”

张波告诉记者，“玉兔号”月球车设计寿命3个月，这意味着她要经历3个月球白天和3个月球黑夜。所有的工作，要在月球时间的“上午”和“下午”完成。

工作很高效

承担数十项科学探测任务，“零距离”接触38万公里外神秘月亮

“着陆器通过反推发动机缓冲，在月面上徐徐降落，舱门打开，弹出斜梯。月球车缓缓舒展蜷缩的身体，调整好姿态，走出舱门，滑下斜梯，开始漫步月球……”中国科学院院士、探月工程高级顾问欧阳自远，这样描述“玉兔号”月球车登临月球的场景。

“此前，‘玉兔号’月球车由着陆器背负，通过光学、微波等敏感器测量，在月球上空悬停、平移、避障，选择最佳着陆点安全降落月球表面。”欧阳自远说，“在这个过程中，着陆器将采取路径优、燃料省、误差小的模式实现安全着陆。”

欧阳自远说，“玉兔号”月球车堪称一款非常聪明的机器人，依靠自主导航，选路线、上下坡、避障碍，走走停停，边走边“看”，并把探测到的数据自动传回地球，帮助人类更加直接、更加准确地了解38万公里外神秘美丽的月亮。

据介绍，“玉兔号”月球车底部安装了一台测月雷达，可发射雷达波探测二三十米厚的月球土壤结构，还可以对月球下面100米深的地方进行探测。“这是世界上其他国家从来没有做过的事情。”欧阳自远说。

“静若处子，动若脱兔。”有限的时间，迫使“玉兔号”月球车高效工作——依靠各种先进设备，对月表进行三维光学成像、红外光谱分析，开展月壤厚度和结构科学探测，对月表物质主要元素进行现场分析，等等。

玉兔顺利落月

北京时间2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。

14日21时11分，嫦娥三号成功着陆在月球西经19.5度、北纬44.1度的虹湾以东区域，随即按计划开展了着陆器与巡视器分离各项准备工作。

14日23时45分，地面科技人员对两器分离的实施条件，包括着陆点环境参数、设备状态、太阳入射角度等，进行了最终检查确认。随后，向嫦娥三号发送指令，两器分离开始。

记者在北京航天飞行控制中心飞控大厅屏幕上看到，嫦娥三号着陆器安然立在月面，太阳翼呈展开状态。“玉兔号”巡视器立于着陆器顶部，展开太阳翼，伸出桅杆。

“巡视器移动至转移机构条件确认。”3时10分，巡视器开始向转移机构缓慢移动。

“巡视器移动到位。”4时06分，转移机构正常解锁，托举着巡视器轻轻展开、降落，接触月面，并在着陆器与月面之间搭起了一架斜梯。

随后，“玉兔号”沿着斜梯款步而下。4时35分，“玉兔号”踏上月球，在月面印出一道深深的痕迹。着陆器监视相机完整地记录下这一过程，并及时将成像数据传回地面。

据介绍，着陆器与巡视器分离后，将进行两器互拍成像，并开展一系列就位探测和巡视勘察活动。