“玉兔号”是怎样被设计出来——我国首个月球车诞生记

新华网北京１２月１５日电（记者 王敏）嫦娥三号顺利登月后，“玉兔”脱离了嫦娥的怀抱，在月球上留下“中国印记”。作为我国首个月球车，“玉兔号”虽然个头不大，但使命重大。“玉兔号”为什么被设计成现在的模样，又是怎么被研制出来呢？记者采访了中国航天科技集团的有关专家。

探月决定“玉兔”模样

在探月任务“绕、落、回”三步走计划中，月面巡视是第二步“落”任务中的关键一环，必须依靠月球车完成。经过１０年艰苦攻关，我国研制成功首个月球车。“玉兔号”重约１４０千克，呈长方形盒状，太阳翼收拢状态下长１．５米，宽１米，高１．１米，有６个轮子，周身金光闪闪。

中国航天科技集团嫦娥三号探测器总指挥张廷新介绍：“玉兔号最终的样子是由探月任务决定的。例如，月球车要承担月面勘查的任务，科研人员就设计了多双 眼睛 ，包括全景相机、导航相机、避障相机等；为了 看 得更远，就设计了桅杆，上面还安装了与地面联系的通信天线；为了探测月壤成分，就在车上安装了机械臂……”

据介绍，月球车由航天科技集团五院抓总研制，同时也集合了八院、中科院、中电集团等多家单位和多所高校的产品与技术，是大协作与高科技的结晶。

航天科技集团嫦娥三号探测器副总设计师贾阳表示，“玉兔”是一辆六轮全驱的月球车，由９个分系统组成，具有小型化、低耗能、高集成等特点。“玉兔”是个高智能机器人，其综合电子分系统相当于人的“大脑”，ＧＮＣ系统相当于是“五官”，热控起到调节“体温”的作用，机械臂是“胳膊”，轮子是“脚”，结构与机构是“骨骼”。

考虑到月面环境的特殊性，研制人员在对美国、苏联月球车相关资料进行充分调研的基础上，结合我国实际情况对巡视器进行了精心设计。经过多年研究，最终完成各种不同方案的优选，研制出原理样机，并开展了各种复杂的测试。

攻坚之路　何其艰难

乘坐阿波罗号登月的宇航员曾这样描述月球：月亮上没有风，月尘扬起后，会长时间悬浮在半空中落不下来。

月尘带有静电，容易吸附在巡视器表面或侵蚀巡视器的活动部件，因此防尘密封圈就变得格外重要。密封圈虽小，但研制人员足足花费两年才找到合适的配方。他们对设计出来的每一种配方都进行了高温压缩永久变形测试、压缩耐寒系数测试、耐热空气老化测试等多项测试后，终于确定下来。由于月尘直径不足１毫米，甚至只有几微米，因此必须把密封圈的尺寸做到恰到好处，这对工艺与制作能力提出了苛刻的要求。

一个小小的密封圈折射出“玉兔号”的研制难度。贾阳介绍，研制人员对多项关键技术进行了突破，包括月面巡视技术、月夜生存技术、测控通信技术、综合电子技术、月球探测科学及仪器技术等，每一项技术的攻克都是一次创新，也都让技术人员煞费苦心。

在综合电子分系统中，研制人员把数据管理、导航控制、机构控制、热控管理、火工品管理等分属在不同分系统中的控制做了最大化集成，集中于十几块电路板上，装入一个盒子内，总重只有十几公斤。

中国航天科技集团８１１所副所长钱斌介绍，以往设计的太阳翼大多只承担为飞行器供电的任务，而“玉兔”的太阳翼却有多种功能。由于“玉兔”在月球要经受极热极寒的考验。太阳翼除了在月昼时吸收太阳能，为月球车提供电能外，月夜时，它会重新合起来充当“被子”，为装在“腹部”的仪器设备保温；中午阳光太强烈、温度太高时，它还能立起来，起到遮阳的作用。

月面巡视　牵动人心

登月后，“玉兔号”正式开展工作，月面巡视牵动人心。

“玉兔号”移动分系统由６个车轮、６个行进驱动机构、４个转向驱动机构、左右摇臂悬架和差动机构等组成。移动分系统主任设计师肖杰介绍说：“让 玉兔 平稳落月并不是一件容易的事，着陆器一旦着陆在崎岖的高地，或是月尘厚度、松软度不均匀的地方，月球车就会在同一平面内随着陆器倾斜。就算降落在平面上，释放悬梯导轨的过程中，万一 玉兔 车轮滑动，后果同样不堪设想。”

为提高稳定性，设计师们联合攻关，从车轮的棘爪入手，提高控制的精度，确保导轨释放过程中车轮零转速，让“玉兔号”稳稳停在导轨上。

为了保证月球车的行驶和越障能力，科研人员采取了主副摇臂加差动机构的悬架设计、六轮独立行进驱动、四轮独立转向的构型方案，确保“玉兔”能爬坡，能越障。即使行进间某个轮子被卡住，其他独立驱动的车轮也能帮助月球车摆脱陷阱，继续工作。

据悉，“玉兔”上天之前，研制者做了大量的验证试验，仅移动分系统能力件模拟月壤场地极限能力试验行驶里程就累计超过２０公里，总爬坡次数超过７００次，总越障次数７００余次。

正是这一个个貌似枯燥的研制数据，一次次不厌其烦的模拟试验，一个个不断优化的设计方案……不断提高“玉兔号”的安全系数。“玉兔号”的巡月之旅刚刚开始，人们期待它有更加优异的表现。

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