原標題：月球車出現故障：誰是幕後「黑手」？
「玉兔」號月球車著陸示意圖
阿波羅15號月球車
阿波羅17號月球車
月球車1號
月球車模型
2月22日，「玉兔」 號月球車第三次進入月夜休眠。在進入第二個月夜休眠前，「玉兔」 號出現了機構控制異常情況，後來雖然被喚醒，但問題仍然存在。事實上，在人類的探月徵途上，由於距離遙遠、環境複雜，一直有各種各樣的「狀況」發生。
人類探月成功率僅51%
據統計，1958年至今，世界上共進行了130次月球探測活動，其中成功或基本成功67次，失敗63次，成功率約51%，尤其是探月早期失敗更多。在冷戰時期，前蘇聯共開展了64次月球探測，發射了4個系列64個月球探測器，成功21次，成功率僅為32.8%。美國探月也不是一帆風順，共開展了54次月球探測，包括10次載人探索，發射了7個系列54個探測器，成功35次，成功率65%。
月球車是進行月球表面探測的重要工具之一。按照探測方式分，月球車一般分為兩類：一類是無人駕駛的月球探測車，它由輪式底盤和儀器艙組成，載有多種科學探測設備，用太陽能電池和蓄電池聯合供電，是靠地面遙控指令或自主控制在月面進行巡視探測，前蘇聯在20世紀70年代發射的月球車1號、2號屬於這類月球車。另一類是有人駕駛的載人月球車，它主要作為航天員在月面活動的交通工具，用於擴大航天員的活動範圍和減少航天員的體力消耗，並隨時存放航天員收集的巖石和土壤標本，乘阿波羅15號、16號、17號載人飛船登月的美國航天員，曾使用這種類似電瓶車的月球車在月面活動。
至今，國外一共成功發射和運行過5輛月球車，即用於在月面進行無人巡視探測的前蘇聯月球車1號、2號（分別由月球17號、21號月球著陸器帶到月面）和用於在月面運送航天員進行科學探測的美國3輛有人駕駛的載人月球車（分別由阿波羅15號、16號、17號載人登月飛船帶到月面）。
就拿無人月球車來說，前蘇聯的探索也經歷了不少挫折和失敗。比如1971年9月2日發射的月球18號，著陸後所攜的月球車因地面不平發生翻滾。而成功發射、運行的月球車1號、2號也命運不同，其中月球車1號在月面工作了10個月，而月球車2號由於中途出現故障只工作了4個月。月球車2號在地面操控下駛入一個撞擊坑考察巖石時，由於輪子在疏鬆凹陷的月壤中空轉，在倒車時坑壁的月壤撞落到月球車太陽能電池板和散熱器表面，導致供電驟減，車內過熱，數日後月球車與地面徹底失去聯繫。
20世紀90年代至今仍出現過探月故障。1990年1月，日本發射「飛天」號月球軌道器，「飛天」號接近月球後與地面失去聯繫，未獲得探測成果。2008年10月，印度的「月船」1號繞月探測器，其設計壽命為2年，但因故障只在軌工作312天就與地面失去聯繫。
月面環境甚至比火星更複雜
之所以有大量月球探測器出現故障，其主要原因主要有：一是月球離地球較遠，這就給發射、測控、入軌、著陸、返回等帶來很多困難；二是月面環境十分惡劣，甚至比火星環境更複雜，特別是在月球表面，它主要表現為大溫差、長月夜、強輻射、高真空、弱重力、無磁場、坑很多、月塵多、月壤細且鬆軟等，這其中的任何一項都會對月球車產生影響，有的甚至足以致命。
例如，從月表的路況上看，太陽紫外線輻射的影響，月壤細粒會周期性地升起，月球重力是地球的1/6，月球車行走時更容易帶起大量月壤細粒，形成月塵。月塵可能進入甚至覆蓋月球車所載儀器設備，一旦附著很難清除。月塵可能引起月球車很多故障，包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。月球車受到了微粒非常細小的月球塵埃影響，月球塵埃會使軸承、齒輪和密封的其他機械結構產生磨損。月球表面塵埃帶電，會給太陽能電池、光學器件等帶來不利影響。月面覆蓋著厚度不等的月壤層，並存在大小不等的月坑和巖石，其物理力學特性和月表地形都與月球車移動性能直接相關。
因為缺乏大氣，月球車將完全暴露在多種宇宙射線下，強烈的電磁輻射可能破壞電子遙控系統，這對接收系統的最大接收功率提出了相當高的要求。月球每天都會直接面對超新星與太陽風暴等大量宇宙射線，而當宇宙射線擊中月球表面時，會引發微型的核反應，其結果就是月球表面也產生大批危險的次級輻射。
另外，月球表面崎嶇不平，石塊、隕石坑遍布，而土壤非常鬆軟，這都會降低月球車的行進效率。而低重力導致的摩擦係數降低，使得在月球上行走遠比地球上容易打滑，這對月球車的控制系統提出了更高的要求。在這種情況下，月球車既不能打滑下陷，還要能爬坡越障，需具備「眼觀六路、耳聽八方」「獨立思考、自主判斷」的本領。
月球的一天約相當於地球的28天，而且14天是陽光普照的白天，14天是寒冷的黑夜。在月球上，受光部位的極限溫度可達150℃，未受光部位的溫度則為-130℃至-60℃，而到了夜間，溫度會降到-180℃，有些地區甚至低至-200℃。所以長達十多個地球日的漫長月夜、超過300℃的晝夜溫差，都可能成為月球車的「健康殺手」。因為很多設備的工作溫度都有嚴格限制，在這麼低的溫度下，所有的電子儀器都會被凍壞的，即使天亮後太陽出來了也不能恢復工作。要保持這些儀器設備不被凍壞的最低溫度是-50℃。另外，在月夜期間不能用太陽能電池發電來保溫。月球車的溫度太高也不行，要控制在50℃以內。
月面巡視過程中的自主導航與遙控操作也很難。巡視探測任務要求月球車能夠進行視覺定位，即對周圍環境進行感知，自主完成近距離障礙識別和局部路徑規劃、多輪運動協調控制和避障或越障，實現遠距離行駛，安全到達指定位置，並保障自身的穩定工作。
地面試驗驗證難度很大
地質學項目在美國阿波羅15號的訓練過程中首次變得特別重要。斯科特和艾爾文跟隨加州理工學院的地質學家李·席爾沃學習地質學。起初席爾沃帶領主力和替補團隊去各種地質景點，就像大學裡的野外地質學課一樣；但當發射日期逐漸開始逼近時，席爾沃開始逐漸模擬登月之後的真實情況。斯科特和艾爾文會背著太空衣的背包模型，使用無線對講機向不遠處帳篷中的「指令艙宇航通訊員」講述周圍的地質結構。
當斯科特和艾爾文進行著描述地形和採集標本的訓練時，指令艙駕駛員沃爾登跟隨埃及地質學家法魯克·埃爾·巴茲，駕駛能夠模擬月球地形對於指令艙的移動速度的飛機觀測地球地形，練習從空中準確描述下方的地形結構。
在月球車的研製過程中，科研人員要對月球環境進行大量模擬、實驗、測試，以便採取多種措施應對，包括近百種應急預案。但用月球車進行巡視探測的一大難點就是發射前在地面試驗驗證難，而且人類對月球複雜環境了解有限，所以在實際探測中還會遇到很大風險、很大挑戰。
月球探測是一項非常複雜並具高風險的工程，在探月過程中出現異常在所難免。任何一項複雜的科研工作都是波浪式前進的，太空探索更是如此，因為人類對月球和其它地外星球知之甚少，而且距離遙遠，探測它們必須冒很大風險，經歷各種考驗，排除各種困難，才能有所收穫，然而這也正是太空探索的魅力所在。
文章來源：北京日報
(來源:廣州日報)