嫦娥三號順利登月后，“玉兔”脫離了嫦娥的懷抱，在月球上留下“中國印記”。作為我國首個(gè)月球車，“玉兔號”雖然個(gè)頭不大，但使命重大。“玉兔號”為什么被設(shè)計(jì)成現(xiàn)在的模樣，又是怎么被研制出來呢？記者采訪了中國航天科技集團(tuán)的有關(guān)專家。

探月決定“玉兔”模樣

在探月任務(wù)“繞、落、回”三步走計(jì)劃中，月面巡視是第二步“落”任務(wù)中的關(guān)鍵一環(huán)，必須依靠月球車完成。經(jīng)過１０年艱苦攻關(guān)，我國研制成功首個(gè)月球車。“玉兔號”重約１４０千克，呈長方形盒狀，太陽翼收攏狀態(tài)下長１．５米，寬１米，高１．１米，有６個(gè)輪子，周身金光閃閃。

中國航天科技集團(tuán)嫦娥三號探測器總指揮張廷新介紹：“玉兔號最終的樣子是由探月任務(wù)決定的。例如，月球車要承擔(dān)月面勘查的任務(wù)，科研人員就設(shè)計(jì)了多雙‘眼睛’，包括全景相機(jī)、導(dǎo)航相機(jī)、避障相機(jī)等；為了‘看’得更遠(yuǎn)，就設(shè)計(jì)了桅桿，上面還安裝了與地面聯(lián)系的通信天線；為了探測月壤成分，就在車上安裝了機(jī)械臂……”

據(jù)介紹，月球車由航天科技集團(tuán)五院抓總研制，同時(shí)也集合了八院、中科院、中電集團(tuán)等多家單位和多所高校的產(chǎn)品與技術(shù)，是大協(xié)作與高科技的結(jié)晶。

航天科技集團(tuán)嫦娥三號探測器副總設(shè)計(jì)師賈陽表示，“玉兔”是一輛六輪全驅(qū)的月球車，由９個(gè)分系統(tǒng)組成，具有小型化、低耗能、高集成等特點(diǎn)。“玉兔”是個(gè)高智能機(jī)器人，其綜合電子分系統(tǒng)相當(dāng)于人的“大腦”，ＧＮＣ系統(tǒng)相當(dāng)于是“五官”，熱控起到調(diào)節(jié)“體溫”的作用，機(jī)械臂是“胳膊”，輪子是“腳”，結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)是“骨骼”。

考慮到月面環(huán)境的特殊性，研制人員在對美國、蘇聯(lián)月球車相關(guān)資料進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實(shí)際情況對巡視器進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。經(jīng)過多年研究，最終完成各種不同方案的優(yōu)選，研制出原理樣機(jī)，并開展了各種復(fù)雜的測試。

攻堅(jiān)之路　何其艱難

乘坐阿波羅號登月的宇航員曾這樣描述月球：月亮上沒有風(fēng)，月塵揚(yáng)起后，會(huì)長時(shí)間懸浮在半空中落不下來。

月塵帶有靜電，容易吸附在巡視器表面或侵蝕巡視器的活動(dòng)部件，因此防塵密封圈就變得格外重要。密封圈雖小，但研制人員足足花費(fèi)兩年才找到合適的配方。他們對設(shè)計(jì)出來的每一種配方都進(jìn)行了高溫壓縮永久變形測試、壓縮耐寒系數(shù)測試、耐熱空氣老化測試等多項(xiàng)測試后，終于確定下來。由于月塵直徑不足１毫米，甚至只有幾微米，因此必須把密封圈的尺寸做到恰到好處，這對工藝與制作能力提出了苛刻的要求。

一個(gè)小小的密封圈折射出“玉兔號”的研制難度。賈陽介紹，研制人員對多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了突破，包括月面巡視技術(shù)、月夜生存技術(shù)、測控通信技術(shù)、綜合電子技術(shù)、月球探測科學(xué)及儀器技術(shù)等，每一項(xiàng)技術(shù)的攻克都是一次創(chuàng)新，也都讓技術(shù)人員煞費(fèi)苦心。

在綜合電子分系統(tǒng)中，研制人員把數(shù)據(jù)管理、導(dǎo)航控制、機(jī)構(gòu)控制、熱控管理、火工品管理等分屬在不同分系統(tǒng)中的控制做了最大化集成，集中于十幾塊電路板上，裝入一個(gè)盒子內(nèi)，總重只有十幾公斤。

中國航天科技集團(tuán)８１１所副所長錢斌介紹，以往設(shè)計(jì)的太陽翼大多只承擔(dān)為飛行器供電的任務(wù)，而“玉兔”的太陽翼卻有多種功能。由于“玉兔”在月球要經(jīng)受極熱極寒的考驗(yàn)。太陽翼除了在月晝時(shí)吸收太陽能，為月球車提供電能外，月夜時(shí)，它會(huì)重新合起來充當(dāng)“被子”，為裝在“腹部”的儀器設(shè)備保溫；中午陽光太強(qiáng)烈、溫度太高時(shí)，它還能立起來，起到遮陽的作用。

月面巡視　牽動(dòng)人心

登月后，“玉兔號”正式開展工作，月面巡視牽動(dòng)人心。

“玉兔號”移動(dòng)分系統(tǒng)由６個(gè)車輪、６個(gè)行進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、４個(gè)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、左右搖臂懸架和差動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。移動(dòng)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師肖杰介紹說：“讓‘玉兔’平穩(wěn)落月并不是一件容易的事，著陸器一旦著陸在崎嶇的高地，或是月塵厚度、松軟度不均勻的地方，月球車就會(huì)在同一平面內(nèi)隨著陸器傾斜。就算降落在平面上，釋放懸梯導(dǎo)軌的過程中，萬一‘玉兔’車輪滑動(dòng)，后果同樣不堪設(shè)想。”

為提高穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)師們聯(lián)合攻關(guān)，從車輪的棘爪入手，提高控制的精度，確保導(dǎo)軌釋放過程中車輪零轉(zhuǎn)速，讓“玉兔號”穩(wěn)穩(wěn)停在導(dǎo)軌上。

為了保證月球車的行駛和越障能力，科研人員采取了主副搖臂加差動(dòng)機(jī)構(gòu)的懸架設(shè)計(jì)、六輪獨(dú)立行進(jìn)驅(qū)動(dòng)、四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的構(gòu)型方案，確保“玉兔”能爬坡，能越障。即使行進(jìn)間某個(gè)輪子被卡住，其他獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的車輪也能幫助月球車擺脫陷阱，繼續(xù)工作。

據(jù)悉，“玉兔”上天之前，研制者做了大量的驗(yàn)證試驗(yàn)，僅移動(dòng)分系統(tǒng)能力件模擬月壤場地極限能力試驗(yàn)行駛里程就累計(jì)超過２０公里，總爬坡次數(shù)超過７００次，總越障次數(shù)７００余次。

正是這一個(gè)個(gè)貌似枯燥的研制數(shù)據(jù)，一次次不厭其煩的模擬試驗(yàn)，一個(gè)個(gè)不斷優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案……不斷提高“玉兔號”的安全系數(shù)。“玉兔號”的巡月之旅剛剛開始，人們期待它有更加優(yōu)異的表現(xiàn)。（記者王敏）