11月4日，“玉兔號(hào)”月球車(chē)原理樣機(jī)亮相上海中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)。

????“嫦娥三號(hào)”正懷抱“玉兔”奔向月宮，即將與這顆神秘的地球衛(wèi)星親密接觸?！坝裢锰?hào)”作為中國(guó)首輛月球車(chē)，也蘊(yùn)含著很多有待揭開(kāi)的秘密。

“玉兔號(hào)”月球車(chē)是什么樣的？

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

????中國(guó)探月工程副總指揮李本正11月26日宣布，我國(guó)首輛月球車(chē)——“嫦娥三號(hào)”巡視器全球征名活動(dòng)結(jié)束，月球車(chē)命名“玉兔號(hào)”?！坝裢锰?hào)”既體現(xiàn)了中華民族的傳統(tǒng)文化，又反映了我國(guó)和平利用太空的宗旨。傳說(shuō)中，當(dāng)年嫦娥懷抱玉兔奔月，玉兔善良、純潔、敏捷的形象與月球車(chē)的構(gòu)造、使命既形似又神似。

????整整10年時(shí)間，一大批科研人員完成了這輛能夠耐受月表真空、強(qiáng)輻射和高溫差等極端環(huán)境的月球車(chē)。中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁說(shuō)，“玉兔號(hào)”實(shí)現(xiàn)了全部“中國(guó)制造”，國(guó)產(chǎn)率達(dá)到100%。

“玉兔號(hào)”月球車(chē)重約140千克，呈長(zhǎng)方形盒狀，長(zhǎng)1.5米，寬1米，高1.1米，周身金光閃閃，有6個(gè)輪子，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(cè)控?cái)?shù)傳、有效載荷8個(gè)分系統(tǒng)組成，業(yè)內(nèi)人士形象地稱之為“八仙過(guò)海，各顯神通”。月球車(chē)副主任設(shè)計(jì)師魏然用4句話形容它：肩插“太陽(yáng)翼”，腳踩“風(fēng)火輪”，身披“黃金甲”，腹中“秘器”多。

“玉兔號(hào)”以太陽(yáng)能為能源，具備20度爬坡、20厘米越障能力，并配備有全景相機(jī)、紅外成像光譜儀、測(cè)月雷達(dá)、粒子激發(fā)X射線譜儀等科學(xué)探測(cè)儀器。

中外月球車(chē)有何不同？

????中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員龐之浩介紹說(shuō)，迄今為止，世界上發(fā)射并成功運(yùn)行的月球車(chē)有5輛，其中2輛是無(wú)人探測(cè)月球車(chē)，是蘇聯(lián)在上世紀(jì)70年代發(fā)射的“月球車(chē)”1號(hào)和2號(hào)；3輛是有人駕駛的月球車(chē)，分別由美國(guó)“阿波羅”15號(hào)、16號(hào)、17號(hào)登月時(shí)攜帶。

????中國(guó)的“玉兔號(hào)”月球車(chē)是無(wú)人駕駛月球車(chē)，與蘇聯(lián)的月球車(chē)相比是“小個(gè)子”，“小而精，能完成任務(wù)就行了，也節(jié)約成本。”龐之浩說(shuō)。

????龐之浩指出，無(wú)人月球車(chē)難度更大，因?yàn)樯厦嬗泻芏鄡x器，要保證在無(wú)人的狀態(tài)下行駛，儀器能正常工作；有人駕駛的月球車(chē)主要作為一個(gè)交通工具，擴(kuò)大航天員在月球上的活動(dòng)范圍，上面基本沒(méi)有什么儀器，由航天員駕駛起來(lái)也相對(duì)容易一些。

????北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授、中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測(cè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任焦維新表示，距離上次月球車(chē)登月已過(guò)去近40年，電子設(shè)備、探測(cè)儀器都非當(dāng)年可比，無(wú)論是材料、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇還是探測(cè)儀器，過(guò)去都不可能有。因此，中國(guó)的月球車(chē)比之前的先進(jìn)是肯定的，盡管某些方面不是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的，但肯定不會(huì)是上世紀(jì)70年代的重復(fù)。

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“玉兔號(hào)”將執(zhí)行哪些任務(wù)？

12月2日凌晨，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將肩負(fù)首次登月任務(wù)的探測(cè)器“嫦娥三號(hào)”送入軌道。由著陸器和“玉兔號(hào)”月球車(chē)組成的“嫦娥三號(hào)”，預(yù)計(jì)于12月中旬在月球虹灣區(qū)軟著陸。吳偉仁說(shuō)，在月球?qū)崿F(xiàn)軟著陸是“嫦娥三號(hào)”探月任務(wù)中最難的一環(huán)。

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

????之后，“玉兔號(hào)”月球車(chē)將駛離著陸器，在月面進(jìn)行3個(gè)月的科學(xué)勘測(cè)，著陸器則在著陸地點(diǎn)進(jìn)行原地探測(cè)?！坝裢锰?hào)”底部安裝了一臺(tái)測(cè)月雷達(dá)，可發(fā)射雷達(dá)波，探測(cè)二三十米厚的月球土壤結(jié)構(gòu)，還可以對(duì)月球下面100米深的地方進(jìn)行探測(cè)?！斑@是世界上其他國(guó)家從來(lái)沒(méi)有做過(guò)的事情。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)。

“靜若處子，動(dòng)若脫兔?！庇邢薜臅r(shí)間，意味著“玉兔號(hào)”月球車(chē)的工作必須是高效的——依靠各種先進(jìn)設(shè)備，對(duì)月表進(jìn)行三維光學(xué)成像、紅外光譜分析，開(kāi)展月壤厚度和結(jié)構(gòu)科學(xué)探測(cè)，對(duì)月表物質(zhì)主要元素進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，等等。

????著陸器的設(shè)計(jì)壽命是一年，月球車(chē)的則只有3個(gè)月。它們將在完成任務(wù)后永遠(yuǎn)留在月球?！爱?dāng)然，我們希望它能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)壽命，也希望超過(guò)這個(gè)壽命，就像‘嫦娥二號(hào)’一樣。”吳偉仁說(shuō)，“嫦娥二號(hào)”的設(shè)計(jì)工作時(shí)間是半年，但是到現(xiàn)在還在工作，已經(jīng)3年多了?！霸O(shè)計(jì)壽命過(guò)后，就看它們的生存能力了?！?/p>

“玉兔號(hào)”著陸地點(diǎn)為何選在虹灣區(qū)？

????這次“嫦娥三號(hào)”預(yù)定的月球著陸區(qū)“虹灣”，并不是真的海灣，而是像彩虹一樣的巨型隕石坑壁。月球上有很多地方以“?！焙汀把蟆泵?。古人望月，以為看到的是海，其實(shí)不是。虹灣區(qū)位于月球北緯43度左右、西經(jīng)31度左右，南北長(zhǎng)約100千米、東西長(zhǎng)約300千米?！氨缺本┖５韰^(qū)小一點(diǎn)，月球車(chē)探測(cè)的只是虹灣區(qū)的一部分，據(jù)專(zhuān)家介紹是5平方公里”，龐之浩說(shuō)。

“嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，月球沒(méi)有水，沒(méi)有空氣，也談不上美”，焦維新說(shuō)，在繪圖時(shí)一般習(xí)慣把平坦的地方繪上藍(lán)色，高一點(diǎn)的地方繪上黃色，再高一點(diǎn)的繪上紅色，月球虹灣區(qū)整體低洼平坦，用常規(guī)方法繪出來(lái)就是一個(gè)美麗的海灣，“有點(diǎn)像我們的渤海灣”。

????龐之浩介紹，之所以選擇在虹灣區(qū)落月，是出于多種綜合因素的考慮：一是這里比較平坦，落月比較安全；二是美蘇的探測(cè)主要集中在月球赤道附近，虹灣仍是月球研究的空白，探測(cè)該區(qū)域非常有科學(xué)價(jià)值；三是能實(shí)現(xiàn)正面直接測(cè)控通訊；四是太陽(yáng)光照較好，能保證探測(cè)器的太陽(yáng)能電池板正常工作。

“玉兔號(hào)”如何克服月球上超過(guò)攝氏300度的溫差挑戰(zhàn)？

“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攝氏零下180度，電子設(shè)備根本無(wú)法工作。”中國(guó)探月工程副總指揮、探月與航天工程中心主任李本正說(shuō)，“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(zhǎng)夜漫漫真難熬’！”

????更糟糕的是，由于月球上的一天約相當(dāng)于地球上的28天，其中約14天會(huì)被太陽(yáng)連續(xù)暴曬，月球車(chē)面臨散熱難題；接下來(lái)的約14天又是連續(xù)月夜，在攝氏零下100多度的環(huán)境里，大部分電子設(shè)備無(wú)法工作，只能“冬眠”，還需要專(zhuān)門(mén)設(shè)備保持月球車(chē)的內(nèi)部溫度，防止設(shè)備被凍壞。要讓探測(cè)器同時(shí)適應(yīng)這兩種極端溫度，難度非常大。而且一旦夜晝交替，探測(cè)器還要從“冬眠”狀態(tài)中被“喚醒”，如何保證系統(tǒng)正常啟動(dòng)也是道難題。

“玉兔號(hào)”月球車(chē)身披“黃金甲”，目的不是為了好看，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，從而支持和保護(hù)月球車(chē)上的紅外成像光譜儀、激光點(diǎn)陣器等10多套科學(xué)探測(cè)儀器。

????按照科研人員的精心設(shè)計(jì)，“玉兔號(hào)”與人類(lèi)的作息制度一樣，也是日出而作、日落而息，白天還要午休，只不過(guò)它每天的工作時(shí)間相當(dāng)于地球上的14天，然后又會(huì)一覺(jué)睡14天。

????漫漫長(zhǎng)夜之后，“玉兔號(hào)”怎么才能立刻點(diǎn)火工作呢？它需要一床御寒的“被子”和一個(gè)叫它起床工作的“鬧鐘”。承擔(dān)這兩項(xiàng)功能的是它的供電系統(tǒng)——太陽(yáng)翼。據(jù)“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器副總設(shè)計(jì)師賈陽(yáng)介紹，晚上，“玉兔號(hào)”的桅桿會(huì)收起來(lái)，太陽(yáng)翼也會(huì)扣上，“這個(gè)過(guò)程中相當(dāng)于把巡視器（月球車(chē)）散熱的途徑隔絕掉了。然后，當(dāng)陽(yáng)光逐漸從東邊起來(lái)，到達(dá)5度的高度時(shí)，巡視器就被喚醒了，進(jìn)入到第二天白天的正常工作?！?/p>

“不僅氣溫低時(shí)要睡覺(jué)，氣溫高時(shí)也要小憩。”測(cè)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(chē)的太陽(yáng)能電池帆板還要調(diào)整角度，避免被陽(yáng)光照射得太熱。最熱的月午，月球車(chē)還要進(jìn)行‘午休’?！边@種作息極大地增強(qiáng)了“玉兔號(hào)”適應(yīng)月表惡劣環(huán)境的能力。

????對(duì)一些特別嬌嫩的設(shè)備，月球車(chē)內(nèi)還專(zhuān)門(mén)準(zhǔn)備了“暖寶”——核電池。核電池提供電能的時(shí)間非常長(zhǎng)，一個(gè)硬幣大小的核電池，就可使用5000年。這項(xiàng)技術(shù)如能成功，將使我國(guó)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(cè)的國(guó)家。

“玉兔號(hào)”如何在月球表面如履平地？

????盡管整體來(lái)講虹灣地區(qū)比較平坦，但月球表面千萬(wàn)年來(lái)經(jīng)歷隕石撞擊，遍布大大小小的隕石坑和石塊。為了避免在月球上“摔跤”或“崴腳”，“玉兔號(hào)”月球車(chē)有6個(gè)特制的輪子，而且移動(dòng)很慢——每小時(shí)最多走200米。

“這個(gè)輪子學(xué)名叫做篩網(wǎng)輪，能夠盡可能減輕重量。另外，這個(gè)車(chē)輪在設(shè)計(jì)上必須要有很大的接觸面積，摩擦系數(shù)也要很大，這樣它在月面才不會(huì)陷進(jìn)去，也不容易打滑?！薄版隙鹑?hào)”探測(cè)器系統(tǒng)專(zhuān)家曾令斌說(shuō)。龐之浩介紹，由于輪子是網(wǎng)狀的，所以一邊行駛一邊可以把沙子漏掉。

????除了表面用篩網(wǎng)，輪子每隔一段就會(huì)有一個(gè)鋸齒形的結(jié)構(gòu)，叫做棘爪，就像是兔爪上的指甲。月球上本沒(méi)有路，這些尖利的小爪子能夠幫助“玉兔號(hào)”穩(wěn)穩(wěn)地抓住月面，跨過(guò)溝溝坎坎。

????遇到地面不平的情況時(shí)，“玉兔號(hào)”會(huì)通過(guò)搖臂調(diào)整重心。如果遇到較大的坡，它就會(huì)繞過(guò)去。全程參與“玉兔號(hào)”研制的主任設(shè)計(jì)師肖杰說(shuō)，“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(guò)相機(jī)“觀察”周?chē)h(huán)境，對(duì)月面障礙進(jìn)行感知和識(shí)別，然后對(duì)巡視的路徑進(jìn)行規(guī)劃。遇到超過(guò)20度的斜坡、高于20厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑，月球車(chē)能夠自主判斷并安全避讓。

“玉兔號(hào)”是從40多個(gè)月球車(chē)中“脫穎而出”的

????據(jù)探測(cè)器系統(tǒng)副總指揮兼副總設(shè)計(jì)師張玉花透露，“2007年國(guó)家任務(wù)定型的時(shí)候，月球車(chē)滿地跑，中國(guó)有40幾個(gè)月球車(chē)競(jìng)爭(zhēng)比較?！?0幾個(gè)月球車(chē)滿地跑，最后是怎么確定下來(lái)的呢？張玉花說(shuō)，這個(gè)型號(hào)的巡視器和著陸器由一家單位研發(fā)，當(dāng)時(shí)認(rèn)為更合適，接口更好。如今，“玉兔號(hào)”月球車(chē)八個(gè)分系統(tǒng)中，有四個(gè)半是上海航天人研制的。

????據(jù)中國(guó)月球探測(cè)車(chē)的先驅(qū)者、哈爾濱工業(yè)大學(xué)81歲教授劉暾介紹，作為中國(guó)首輛月球車(chē)，其關(guān)鍵技術(shù)有2項(xiàng)是由哈工大科研人員研制的，包括溫度調(diào)控系統(tǒng)技術(shù)和車(chē)輪構(gòu)型、材質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)?！坝裢锰?hào)”月球車(chē)實(shí)現(xiàn)了全部“中國(guó)制造”，國(guó)產(chǎn)率達(dá)100%。其中月球車(chē)溫度調(diào)控系統(tǒng)是哈工大的一項(xiàng)領(lǐng)先世界的先進(jìn)技術(shù)。為適應(yīng)極端環(huán)境，“玉兔號(hào)”月球車(chē)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?，可耐受攝氏零下180度至零上150度的極限溫度。工作時(shí)的艙內(nèi)溫度可以控制在攝氏零下20度至零上50度之間。

????劉暾介紹，月球車(chē)在月面“行走”時(shí)風(fēng)險(xiǎn)重重，車(chē)輪掀起的月壤細(xì)粒會(huì)大量揚(yáng)起，形成月塵，一旦附著將很難清除。月塵可能引起月球車(chē)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。月球車(chē)的車(chē)輪形狀和材質(zhì)成為一個(gè)很重要的解決月塵的關(guān)鍵點(diǎn)。為了確認(rèn)哪種車(chē)輪的構(gòu)型更適應(yīng)月球環(huán)境，哪種材質(zhì)更適合月球表面的環(huán)境，科研人員進(jìn)行了幾千次的實(shí)驗(yàn)。

外媒對(duì)“玉兔”行走月球甚是期待

????法國(guó)《阿爾薩斯最新消息》報(bào)說(shuō)，中國(guó)成功發(fā)射入軌的“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器正攜帶“玉兔”奔向月球。此次任務(wù)標(biāo)志著中國(guó)雄心勃勃的太空計(jì)劃邁出了關(guān)鍵一步。中國(guó)正努力實(shí)現(xiàn)其首次月面軟著陸，以期成為繼美國(guó)和蘇聯(lián)之后第三個(gè)成功接受這一挑戰(zhàn)的國(guó)家。法國(guó)新聞廣播電臺(tái)指出：“中國(guó)‘玉兔’月球車(chē)起飛了，它將在未來(lái)幾個(gè)月探測(cè)一個(gè)我們從未涉足的區(qū)域——月海虹灣。中國(guó)在實(shí)現(xiàn)征服太空的抱負(fù)方面正跨越一個(gè)重要階段?！?/p>

????日本最大的太空開(kāi)發(fā)網(wǎng)站“sorae．jp”稱，嫦娥三號(hào)是中國(guó)發(fā)射的第三個(gè)月球探測(cè)器，它承擔(dān)著中國(guó)首次月面著陸任務(wù)，并準(zhǔn)備施放無(wú)人月球車(chē)，向月面行走發(fā)起挑戰(zhàn)。如能實(shí)現(xiàn)月面軟著陸，這將是1976年蘇聯(lián)“月球24號(hào)”探測(cè)器在月面著陸以來(lái)，時(shí)隔37年的又一壯舉。

????巴西門(mén)戶網(wǎng)站UOL暢想道：到本世紀(jì)20年代，人們將會(huì)看到中國(guó)航天員在月球漫步，甚至?xí)谠虑蜷L(zhǎng)期停留。

????挪威通訊社說(shuō)，近些年來(lái)，中國(guó)和印度相對(duì)更加注重發(fā)展航天。中國(guó)探月和印度發(fā)射火星探測(cè)器，在當(dāng)今太空探索方面樹(shù)立了重要里程碑。過(guò)去，只有美國(guó)和俄羅斯可以做這樣的事。

（參考資料：央視、新華網(wǎng)、中新網(wǎng)、人民網(wǎng)、環(huán)球時(shí)報(bào)、京華時(shí)報(bào)）