玉兔號月球車探測器:靈活高效進行月面巡視探測

（原標題：靈活高效的玉兔號月球車探測器）

2013年12月14日，嫦娥三號在月面軟著陸後，其著陸器與玉兔號月球車成功實現了分離，接著進行互相拍照，以及各自的探測工作，其中玉兔號用於在月面進行巡視探測。

玉兔號月球車從嫦娥四號著陸器下來示意圖

玉兔號月球車的質量為140千克，長1.5米，寬1米，高1.1米，壽命3個月（月球上的3天），由移動、結構與機構、導航控制、綜合電子、電源、熱控、測控數傳和有效載荷共8個分系統組成。它以太陽能為能源，能夠耐受月表真空、強輻射、＋150℃～—180℃極限溫度等極端環境。

其移動分系統採用6輪主副搖臂懸架的移動構形，可6輪獨立驅動，4輪獨立轉向,在月面巡視時採取自主導航和地面遙控的組合模式，具有自主測距、測速、前進、後退、轉彎、避障、越障、爬坡、橫向側擺，原地轉向、行進間轉向、感知環境、規劃路徑、月面長時間生存的本領。

採用主副搖臂懸架的移動分系統

這個我國最高智能「機器人」採用6個空心彈性篩網輪子，目的是減輕重量,防止粘帶月塵和揚塵。篩網輪上的棘爪可以提高輪子的抓地能力，避免車輪在鬆軟月壤環境下出現打滑和下陷的狀況。其活動範圍為5千米²，具有?20°爬坡、20釐米越障能力，移動速度要達到200米/小時。之所以行駛的慢，是由它的任務決定的。它首先要「看路」，月球上沒人幫忙把路修好；其次要跟地面傳輸信息；還要按照工程目標和科學目標展開工作。它的高性能體現在越障能力和通過性，而不是追求高速度，而且它始終不會離開著陸器的「視野」。

結構與機構分系統由結構和太陽電池翼機械部分、桅杆、機械臂構成，主要為各種儀器、設備、有效載荷提供工作平臺。

導航控制分系統攜帶有相機及大量傳感器，具備獨立處理各種環境的能力，在得知周圍環境、自身姿態、位置等信息後，可以通過地面或車內裝置，確定速度、規劃路徑、緊急避障、控制運動與監測安全，保證到達目的地。

綜合電子分系統將中心計算機、驅動模塊、處理模塊等集中一體化，採用實時作業系統，實現遙測遙控、數據管理、導航控制、移動與機構的驅動控制等功能。

電源分系統由兩個太陽電池翼、一組鋰離子電池組、休眠喚醒模塊、電源控制器組成，利用太陽能為月球車上儀器和設備提供電源，可保證玉兔號白天連續工作相當於地球的14天。

熱控分系統由導熱流體迴路、隔熱組件、散熱面設計、電加熱器、同位素熱源等組成，可使月球車的艙內溫度始終控制在＋55℃～—20℃之間。

測控數傳分系統用於保證月球車與地球的通信以及與著陸探測器之間通信。

玉兔號月球車攜帶了全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀、粒子激發X射線譜儀4臺科學探測儀器進行巡視探測。

在月面進行巡視探測的玉兔號月球車

玉兔號裝有2臺全景相機，距離約20釐米，可以獲得月球表面的彩色立體圖像，目的在於判斷出一些有色彩的光譜和拍攝著陸器上的國旗。它們裝在月球車桅杆上，可360°旋轉和90°俯仰拍攝周邊圖像，是一套自主視覺導航系統，可隨時了解前方有沒有障礙等，進而根據實際地形情況自行做出所需的「決策」。其成像方式為彩色成像與全色成像交替切換，成像距離大於3米。其科學目標是對著陸區與巡視區進行月表光學成像，調查巡視區月表地形地貌，研究巡視區撞擊坑和月球地質等。

全景相機

在世界上首次應用的測月雷達安裝在月球車底部，用於在巡視過程中直接探測30米內月壤結構和100米深的淺層月殼結構。它有2個探測通道，高頻通道探測30米深月壤結構，低頻通道探測100米深月殼的結構,這是前人從未做過的。它隨月球車一邊走一邊測，這相當於一邊走一邊把地下切開一刀看看裡面，看看這個月球土壤有哪幾層，土壤裡有沒有大石塊或是其他什麼結構。因為玉兔號是區域性探測，所以測月雷達有助於了解區域性的典型月壤和地質構造以及次表層的結構。通過搭載的測月雷達，併集合其他載荷探測的成果，可以在國際上首次建立集形貌、成分、結構於一體的綜合性觀測剖面，建立起月球區域綜合演化動力學模型。

紅外成像光譜儀包括可見近紅外和短波紅外2個譜段，能獲取可見近紅外到短波紅外的高解析度反射光譜及圖像，用於巡視區月表紅外光譜分析和成像探測任務，完成巡視區月表礦物組成和分布分析，巡視區能源和礦產資源的綜合研究。其中紅外譜段可以非常精細地觀測光譜，判斷不同的物質。在月球車行進過程中，這臺光譜儀能沿著行走方向成像，並探測月球表面物質的成分。

粒子激發X射線譜儀安裝在機械臂末端，通過機械臂投放到探測目標附近，用於對巡視區月表物質主量元素含量進行現場分析，識別、鑑定巖石全巖成分、月壤全巖成分和礦物成分、能源和礦產資源的綜合研究。它主要是通過X射線來分析月球礦物質化學成分，當需要探測時候，就主動發出射線。

玉兔號月球車結構圖

嫦娥三號已獲得了豐碩成果。例如，2015年3月12日，我國科學家在《科學》上發表了玉兔號的新發現，月球的地質史比人們此前認為的更為複雜。其測月雷達探測到，嫦娥三號著陸區表面下至少分為9層結構，這表明在那裡曾有多個地質學過程發生。

玉兔號在2014年1月13日拍攝的一大塊被命名為「龍巖」的撞擊噴出物質

2015年12月22日，英國《自然·通訊》透露，玉兔號發現了新的月球巖石品種，這有助研究月球近期火山活動。

2016年1月4日，嫦娥三號著陸區4項月球地理實體命名獲得國際天文學聯合會正式批准，分別是廣寒宮、紫微、天市和太微。至此，以中國元素命名的月球地理實體達到22個。

（杭添仁）

本文來源：網易軍事 責任編輯：葉智發_NBJS6073

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