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玉兔號

鎖定
玉兔號(英文:Yutu rover [17]  )是中國首輛月球車(又稱:巡視器)和着陸器共同組成嫦娥三號探測器 [23] 
玉兔號月球車設計質量137千克 [61]  ,能源為太陽能,能夠耐受月球表面真空、強輻射、零下180攝氏度到零上150攝氏度極限温度等極端環境。月球車具備20度爬坡、20釐米越障能力,並配備有全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達、粒子激發X射線譜儀等科學探測儀器
2013年12月2日1時30分,中國在西昌衞星發射中心成功將嫦娥三號探測器送入軌道。2013年12月15日4時35分,嫦娥三號着陸器與巡視器分離,“玉兔號”巡視器順利駛抵月球表面。
2016年7月31日晚,玉兔號月球車超額完成任務後停止工作,着陸器狀態良好。玉兔號是中國在月球上留下的第一個足跡,一共在月球上工作了972天 [1] 
(概述圖來源:月球與行星數據發佈系統 [15] 
中文名
玉兔號
外文名
YuTu或Jade Rabbit
所屬國家
中華人民共和國
總設計師
孫澤洲
發射時間
2013年12月2日1時30分
着落月球
2013年12月14日21時11分
分離時間
2013年12月15日4時35分
中文拼音
YuTuHao
設計壽命
3個月
工作狀態
於2016年7月31日 停止工作
研製單位
中國航天科技集團公司
發射用火箭
長征三號乙運載火箭
所屬類別
月球無人登陸探測車
發射地點
西昌衞星發射中心
着陸地點
月面虹灣

玉兔號研製歷程

玉兔號歷史背景

月球車,全稱為“月面巡視探測器”,是一種能夠在月球表面行駛並完成月球探測、考察、收集和分析樣品等複雜任務的專用車輛。
世界首台無人駕駛月球車
1970年11月17日,世界上第一台無人駕駛的月球車由前蘇聯發射月球17號攜帶的月球車1號送上月球。在月面“雨海”地區着陸後,該探測器行駛了10.5千米,進行了10個半月的科學探測,考察了8萬平方米的月面,直至攜帶的能源耗盡,於1971年10月4日停止工作 [26] 
世界首台有人駕駛月球車
1971年7月31日,美國“阿波羅15號”登上月球“雨海”地區的第二天,宇航員斯科特和歐文進行了航天史上首次有人駕駛的月球車行駛。兩名宇航員駕駛4輪月球車,在崎嶇不平的月球表面行駛了27.9千米,收集了77千克月岩樣品,之後返回登月艙 [26] 
嫦娥三號探測器(左為着陸器,右為玉兔號巡視器) 嫦娥三號探測器(左為着陸器,右為玉兔號巡視器)

玉兔號研製進程

  • 立項研製
1991年,中國航天專家提出開展月球探測工程 [54] 
1998年,中國國防科工委正式開始規劃論證月球探測工程,並開展了先期的科技攻關 [55] 
2004年1月23日,中國時任國務院總理温家寶批准繞月探測工程立項。
2004年2月25日,繞月探測工程領導小組第一次會議召開,會議通過《繞月探測工程研製總要求》,同時將工程命名為“嫦娥工程”。
2004年3月15日,國防科工委任命五大系統總指揮及總設計師。
2004年11月19日,繞月探測工程領導小組召開第二次會議,審議並通過工程轉入初樣研製階段 [56] 
隨後中國研製單位着手開展包括“嫦娥三號”探測器和“玉兔號”巡視器的研製工作。
  • 命名“玉兔”
2013年9月25日,為中國首個月球探測巡視器徵名活動啓動。新華網騰訊網共收到名稱方案19.31萬件,2013年10月26日,來自社會各界的14位評審委員分別從文化內涵、航天事業、民族特徵、創意等角度進行評審,經過多輪投票,最終選出玉兔號、探索號、攬月號、錢學森號、追夢號、尋夢號、追月號、夢想號、使命號、前進號10個名稱進入為期一週的網友投票 [2]  。經過10天的網上投票,共計收到有效投票3445249張。其中,玉兔號得票649956張,排名第一;錢學森號得票609631張,排名第二;攬月號、尋夢號、前進號、探索號、追夢號、夢想號、追月號、使命號分別排名第三至第十 [3]  [16] 
2013年11月26日,國防科技工業局舉行新聞發佈會,宣佈“嫦娥三號”月球車正式名稱為“玉兔號” [22]  。在中華民族神話傳説中,嫦娥懷抱玉兔奔月。玉兔善良、純潔、敏捷的形象與月球車的構造、使命既形似又神似,反映了中國和平利用太空的立場 [22] 
玉兔號月球車結構示意圖 玉兔號月球車結構示意圖

玉兔號系統組成

玉兔號嫦娥三號

嫦娥三號着陸器巡視器成功分離的畫面 嫦娥三號着陸器巡視器成功分離的畫面
嫦娥三號是中國航天器首次地外天體軟着陸,探月將為中國航天員登月打下基礎。嫦娥三號任務作為探月工程二期主任務,是“繞、落、回”三步走中的關鍵一步,對整個探月工程乃至航天事業的發展具有重要意義。中國分別於2007年、2010年成功發射嫦娥一號嫦娥二號 [12] 
嫦娥三號探測器由着陸器和巡視器組成,承擔中國航天器首次地外天體軟着陸的重任。着陸器將攜帶玉兔號巡視器落月,然後“玉兔”號駛離着陸器在月面進行為期約3個月的科學探測。着陸器則在着陸地點進行就位探測。嫦娥三號任務是中國航天器首次地外天體軟着陸,使用了多項新研產品和技術,創新性強,技術複雜,難度極高,風險巨大。

玉兔號各分系統

玉兔號 玉兔號
玉兔號月球車由8個分系統組成——移動、導航控制、電源、熱控、結構與機構、綜合電子、測控數傳、有效載荷,被形象稱之為“八仙過海,各顯神通” [45] 
移動部分:採用輪式、搖臂懸架方案,具備前進、後退、原地轉向、行進間轉向、20度爬坡、20釐米越障能力 [19] 
導航控制:攜帶有相機及大量傳感器,在得知周圍環境、自身姿態、位置等信息後,可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、監測安全;
電源部分:由兩個太陽電池陣、一組鋰離子電池組、休眠喚醒模塊、電源控制器組成,利用太陽能為車上儀器和設備提供電源;
熱控部分:利用導熱流體迴路、隔熱組件、散熱面設計、電加熱器、同位素熱源,可使月球車工作時艙內温度控制在+55℃~-20℃之間 [44] 
結構機構:由結構和太陽翼機械部分、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台;
綜合電子:將中心計算機、驅動模塊、處理模塊等集中一體化,採用實時操作系統,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;
測控數傳:保證月球車與地球38.4萬千米的通信以及與着陸器之間的通信;
有效載荷:月球車配備的科學探測儀器,包括全景相機紅外成像光譜儀、測月雷達、粒子激發X射線譜儀 [4]  [20]  [26]  [46-47]  [50] 

玉兔號結構設計

”玉兔號“模型 ”玉兔號“模型
玉兔號月球車周身金光閃閃,耀眼奪目。“黃金甲”是為了反射月球白晝的強光,降低晝夜温差,同時阻擋宇宙中各種高能粒子輻射,支持和保護月球車的腹中“秘器”——紅外成像光譜儀、激光點陣器等10多套科學探測儀器。
玉兔號月球車的肩部有兩片可以打開的太陽能電池帆板,其下部是六個輪狀的移動裝置,“玉兔號”對“車輪”要求極高。研製中,科研人員經過四輪、六輪、八輪以及履帶式等幾十種方案比較,最終確定為“六輪獨立驅動,四輪獨立轉向”的方案。“玉兔號”上裝有一個地月對話通訊天線;頭頂的導航相機與前後方的避障相機;負責鑽孔、研磨和採樣的機械臂 [18]  。“玉兔號”實現了全部“中國製造”,國產率達100% [28] 
玉兔號相機拍攝的嫦娥三號着陸器 玉兔號相機拍攝的嫦娥三號着陸器 [62]

玉兔號設計參數

玉兔號月球車參考數據
基本參數
1.5米
1米
1.1米
總質量
137千克 [61] 
性能參數
爬坡
20度
越障
20釐米
可耐受温差
330攝氏度 [28] 

玉兔號任務載荷

玉兔號全景相機

玉兔號裝有2台全景相機,它們安裝在玉兔號桅杆的雲台上,通過雲台的旋轉和俯仰實現對巡視區和着陸區的全景成像。每台相機由光學鏡頭、電子學、機箱的組成;波段範圍為可見光,成像方式為彩色成像與全色成像交替切換,正常成像距離為等於或大於3米,用於着陸區與巡視區月表光學成像,巡視區月表地形地貌研究、巡視區撞擊坑調查與研究、巡視區月球地質構造解析和綜合研究 [20] 

玉兔號測月雷達

在世界上首次應用的超寬帶測月雷達安裝在玉兔號月球車底部,可用於在巡視路線上直接探測30米內月壤結構和測量月面以下100-200米深處的淺層月殼結構,是前人從未做過的。
測月雷達有2個探測通道,1個用於探測30米深的月球土壤層結構是否分好幾層,怎麼分,有沒有大石頭;另1個探測100~200米深月球上部的結構。雷達隨月球車一邊走一邊測,相當於一邊走一邊把地下切開一刀看看裏面,看看這個月球土壤有哪幾層,土壤裏有沒有大石塊或是其它什麼結構 [20] 

玉兔號紅外成像光譜儀

玉兔號月球車攜帶的紅外成像光譜儀包括可見近紅外短波紅外2個譜段,能獲取可見近紅外到短波紅外的高分辨率反射光譜及圖像,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佈分析,巡視區能源和礦產資源的綜合研究。
用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,這台光譜儀能沿着行走方向成像,並探測月球表面物質的成分 [20] 

玉兔號粒子激發X射線譜儀

玉兔號月球車上的粒子激發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,用於巡視區月表物質主量元素含量的現場分析,識別、鑑定岩石全巖成分、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。
簡言之,全景相機、紅外光譜儀和粒子激發X射線譜儀等能精細地探測月球表面的化學元素,測月雷達將對月球次表層探測做出貢獻 [20] 
玉兔號月球車任務載荷

玉兔號運行歷程

玉兔號着陸程序

玉兔號 玉兔號
嫦娥三號着陸器攜帶玉兔號月球車通過光學、微波等敏感器測量,在月球上空懸停、平移、避障,選擇最佳着陸點;着陸器將採取路徑優、燃料省、誤差小的模式通過反推發動機緩衝,實現安全着陸。着陸器降落,艙門打開,彈出斜梯。隨後玉兔號月球車展開,調整姿態,移出艙門,滑下斜梯,開始月球地面巡視。
玉兔號月球車可以依靠自主導航,選路線、上下坡、避障礙,邊走邊“看”-探測,並把探測到的數據自動傳回地球,幫助人類直接準確地瞭解38萬千米外的月亮。玉兔號月球車底部安裝了一台測月雷達,可發射雷達波探測20~30米厚的月壤結構,還可以對月球地表下100米深的地方進行探測。有限的時間,迫使玉兔號月球車高效工作——依靠各種先進設備,對月表進行三維光學成像、紅外光譜分析,開展月壤厚度和結構科學探測,對月表物質主要元素進行現場分析,等等 [4] 
着陸地點
月球上有很多地方以“海”“洋”命名。嫦娥三號探測器降落選擇的虹灣區位於月球北緯43度左右、西經31度左右,南北長約100千米、東西長約300千米。月球車探測的只是虹灣區的一部分,大約5平方千米。之所以選擇在虹灣區落月是出於多種綜合因素的考慮,一是這裏比較平坦,落月比較安全,二是尚未有人類探測過,科學價值更高,三是能實現正面直接測控通訊,四是太陽光照較好,能保證探測器的太陽能電池板正常工作 [29]  [59] 

玉兔號巡視探測

嫦娥三號着陸器上的月基天文望遠鏡,在近紫外波段對各種天體變源的亮度變化進行連續監測,觀測到23顆星象。玉兔號月球車上的全景相機在多點對着陸器進行成像,並對巡視器周圍月面進行360度環拍,獲取了多幅圖像數據。測月雷達獲得兩個通道探測數據,分別探到了月表下140米內和10米內的淺層結構。這些科學探測數據為建立巡視探測區地形地貌、地質構造,物質成分和淺層結構於一體的綜合地質剖面,以及區域地球化學與構造動力學研究打下了基礎 [29]  [42] 

玉兔號科學發現

玉兔號月球探測車在C1隕石坑周邊進行了114米的地質實測,取得了豐富而珍貴的月球地質資料 [6]  。眾多科學家根據這些資料工作的成果,發表在了世界頂級科學期刊《科學》(Science)上 [6]  [30]  。由“玉兔”車攜帶的測月雷達探測到的數據顯示,嫦娥三號着陸區表面下至少分為9層結構,這表明在那裏曾有多個地質學過程發生,對於探索月球的岩漿演化歷史和後期改造作用具有非常重要的意義 [7]  。中國嫦娥探月工程實施以來,首次在國際頂級學術期刊上發表科學成果 [7] 

玉兔號發生故障

  • 控制異常
玉兔號 玉兔號
2014年1月25日在進入第二個月夜休眠前,玉兔號月球車受複雜月面環境的影響,月球車的機構控制出現異常。此前嫦娥三號着陸器在2014年1月24號凌晨進入了夢鄉,但是在自主喚醒後的第二個月晝期間,嫦娥三號探測器上的科學載荷已經陸續地開始科學探測任務。着陸器上的月基光學望遠鏡也開展了觀天探測,極紫外相機對地球等離子體層也進行了觀測。這兩項都為世界上首次月面進行的探測活動。 此外,兩器之間還開展了UHF等通訊實驗,月球車在此期間還進行了巡視,在多個探測點都開展了相關的探測工作,測月雷達、全景相機、粒子激發X射線譜儀、紅外成像光譜議都取得了大量的科學探測數據。
但是在第二次月夜休眠之前,因為月面環境比較複雜,有零下180度的温度等等的這些各種因素的影響,月球車的機構控制出現了異常,中國研製方組織專家進行排查。月球車上包含氫、氦、鋰等至少40多種化學元素,在當天的實驗階段又涉及到另外的幾種元素。自2013年12月14號嫦娥三號實現月面軟着陸以來,着陸器和月球車已經完成了兩個月晝夜期間的工作,也期待它恢復正常 [31] 
  • 分析判斷
玉兔號月球車運行了1個多月就無法移動,故障表明設計上有兩處做得不到位。一是對月球環境有認識,但認識不到位;二是對可能出現的故障處理措施不到位。比較科學的解釋是:
①由於月球車要輕小型化,所以設計得高度集成,相應部分沒有備份;
②所有輪子的驅動機構控制電路都在一塊板子上,有可能是一個驅動電路的電源有短路現象。根據地面的模擬試驗和推測,由於輕小型化,導線很細,可能是在它行走過程中駛過一塊大石頭時,有條導線表皮被石頭割破了,導線與月球車支撐體短路是最大可能性。但由於玉兔號在月面,難以驗證,研製方在後續設計時已充分考慮了這點,並採取了措施。航天探索有很多未知數需要人類不斷探尋,有很多問題需要重新認識 [11]  [38] 
“嫦娥三號”結束第二次月夜的日子,玉兔號並未走出睡眠狀態,探月工程新聞發言人2014年2月12號9點半稱玉兔已全面甦醒,但仍存在故障無法移動 [8] 
2014年2月23日凌晨,嫦娥三號着陸器再次進入月夜休眠。此前,玉兔號月球車於2014年2月22日午後進入“休眠”狀態 [9]  。探月工程負責人表示,以前沒故障時,“玉兔”可以在月球自由行走,但現狀就是動彈不了。以後有可能“玉兔”在某種情況下能恢復正常。因此,“‘玉兔’會不停被喚醒,不停休眠,不停工作,等到完全喪失功能為止。
2014年7月,嫦娥三號探測器系統領導表示,“玉兔”已成功喚醒,但故障仍未排除 [10] 
張玉花介紹,“玉兔”號2014年1月開始出現機構控制異常,第二月晝期間“玉兔”號在行進中被石塊磕碰“受傷”,隨後“帶傷”進入在月球上的第二個夜晚。2月中旬,第三月晝來臨,科研人員想盡各種措施,呼喚“小兔子”醒來。就在人們覺得希望渺茫的時候,“玉兔”成功喚醒,張玉花稱,“它比研製方預料的更棒更頑強” [10] 

玉兔號超期服役

2014年9月4日,中國探月工程總設計師吳偉仁表示,9月6日玉兔號月球車進入第十個月晝工作期,其4台科學載荷——全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀、粒子激發X射線譜儀運行正常。
“而着陸器身體狀態也非常好。”“月球車出現故障,説明研製方對月球環境仍然缺乏瞭解,比如對月塵的認識非常不足。”吳偉仁説,月塵比地球上沙漠裏的沙子要細小得多,精密的月球車只要有一點點月塵進入,就有可能造成短路,從而讓其移動系統發生故障。除了移動系統外,月球車搭載的四大科學儀器運行正常。“‘玉兔號’的設計壽命是3個月,已經工作到第十個月了,算是超期服役。不可否認,它的功能也會隨着時間的延長而逐漸衰竭。” [32] 

玉兔號探測歷程

圖片由美國月球軌道飛行器拍攝 圖片由美國月球軌道飛行器拍攝
2013年12月2日1時30分,中國在西昌衞星發射中心成功將由着陸器和玉兔號月球車組成的嫦娥三號探測器送入軌道。
2013年12月14日21時11分,嫦娥三號成功着陸在月球西經19.5度、北緯44.1度的虹灣以東區域,隨即按計劃開展了着陸器與巡視器分離各項準備工作。
2013年12月14日23時45分,地面科技人員對兩器分離的實施條件,包括着陸點環境參數、設備狀態、太陽入射角度等,進行了最終檢查確認。隨後,向嫦娥三號發送指令,兩器分離開始。
着陸地點一個充滿熔岩的火山口 着陸地點一個充滿熔岩的火山口
2013年12月14日,北京航天飛行控制中心飛控大廳屏幕上,嫦娥三號着陸器安然挺立在月面,太陽翼呈展開狀態。“玉兔號”巡視器立於着陸器頂部,展開太陽翼,伸出桅杆。
“巡視器移動至轉移機構條件確認。”3時10分,巡視器開始向轉移機構緩慢移動。
“巡視器移動到位。”4時06分,轉移機構正常解鎖,託舉着巡視器輕輕展開、降落,接觸月面,並在着陸器與月面之間搭起了一架斜梯。
隨後,“玉兔號”沿着斜梯逐步而下。4時35分,“玉兔號”踏上月球,在月面印出一道深深的痕跡。着陸器監視相機完整地記錄下這一過程,並及時將成像數據傳回地面 [20]  。標誌着中國的第一輛月球車——“玉兔號”成功軟着陸於月球雨海西北部(“虹灣着陸區”) [57] 
2014年1月25日凌晨,嫦娥三號月球車進入第二次月夜休眠。但在休眠前,受複雜月面環境的影響,月球車的機構控制出現異常。
2014年2月10日,第一次玉兔號喚醒失敗。
2014年2月12日夜,玉兔號月球車已全面甦醒,狀態趨於好轉,但是出現問題的“機構”仍然有待進一步恢復。
2014年2月23日凌晨,嫦娥三號着陸器再次進入月夜休眠。此前,玉兔號月球車於2014年2月22日午後進入“休眠狀態”。
2014年3月14日6時42分,玉兔號月球車收到正常遙測信號,成功自主喚醒 [37] 
2014年4月,玉兔號月球車的理論設計壽命已滿。
2014年7月,玉兔號帶故障被喚醒。
2014年9月,中國研製方首次發佈拍攝落月區全景圖 [13-14]  [32-34] 
2014年9月6日,玉兔號月球車進入第十個月晝工作期,超長服役7個月。
2015年12月23日,《科技日報》報道:玉兔號在月球發現新型岩石於30億年前形成。該周出版的英國《自然-通訊》雜誌23日公佈的一則行星科學論文中,中國與美國科學家報告發現了月球表面的一種新型岩石,在過去的月球探測任務和月球隕石研究中均沒有被採樣過。
2016年7月31日,玉兔號月球車停止了工作。設計壽命為3個月的“玉兔號”超額完成了任務,超長服役兩年多,圓了中國人着陸月球的夢 [24] 

玉兔號技術創新

玉兔號月面移動

月球重力約為地球的六分之一,表面土壤非常鬆軟,凹凸不平,有石塊、有隕石坑,還有陡峭的高坡。在該種環境中,月球車既不能打滑,更不能翻車。為了克服這些困難,“玉兔號”上有全景相機和導航相機,總計是四台。
通過相機“觀察”周圍環境,對月面障礙進行感知和識別,然後對巡視的路徑進行規劃。遇到超過20度的斜坡、高於20釐米的石塊或直徑大於2米的撞擊坑,能夠自主判斷安全避讓。月球車在月面“行走”風險重重,月壤細粒會大量揚起,形成月塵,一旦附着很難清除。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 [25] 
中國研製方在月表形貌綜合模擬試驗控制室,為模擬月球環境,特地從長白山運回與月球表面物質成分相近的火山灰,並通過鋼絲吊掛月球車,模擬微重力環境。經過測試,玉兔號在月面巡視時採取自主導航和地面遙控的組合模式,不僅可以自主前進、轉彎、後退,還可以原地打轉、橫向側擺,確保在危機四伏的月面上暢行無阻。

玉兔號休眠模式

五星紅旗展月球 五星紅旗展月球
由於月球晝夜温差非常大,白晝時温度高達150攝氏度,黑夜時低至零下180攝氏度。為適應極端環境,玉兔號月球車利用導熱流體迴路、隔熱組件、散熱面設計、電加熱器、同位素熱源,可耐受300攝氏度的温差。月球繞地球轉一圈需要28天多,月球自轉也是28天。這意味着,月球上的一晝夜相當於地球上的28天。月面夜間最低温度可以降至零下180攝氏度,電子設備根本無法工作。月球上的一晚上相當於地球上的14天。為此,科研人員為“玉兔號”設計了休眠模式——14天工作,14天“睡覺”。
該“睡覺”時自動進入休眠狀態養精蓄鋭,該“起牀”時又能自動喚醒重新投入工作。這種“日出而作,日入而息”的規律作息,極大地增強了“玉兔號”適應月表惡劣環境的生存能力。
經歷極低温度後,“月夜喚醒”是一個難題。科研人員為月球車設計了可伸縮的太陽能電池帆板 [26] 
白天工作時展開,夜晚則收起來,將儀器設備包在裏面。這種“包裹式睡眠”,有助於保護各種儀器不被凍壞,確保月球車有剩餘電力“自主醒來”,重新展開太陽能電池帆板迎接陽光 [4]  [27] 
白天時,‘玉兔號’月球車的太陽能電池帆板還要調整角度,避免被陽光照射得太熱。最熱的月午,月球車還要進行‘午休’。玉兔號月球車設計壽命3個月,這意味着她要經歷3個月球白天和3個月球黑夜。所有的工作,要在月球時間的“上午”和“下午”完成 [4]  [43] 

玉兔號發射窗口

嫦娥三號七大難點之一是多窗口、窄寬度準時發射。嫦娥三號的發射與嫦娥二號很相似,也是直接發射到地月轉移軌道,這個軌道一般是從發射場到月球最近的距離。
要實現地球和月球共面軌道,基本就要求零窗口發射,根據地月運動規律,中國一般每月只有1至2次機會,每次有一個持續幾天的窗口期,在此期間每天的發射時間精確到幾點幾分。
但是嫦娥三號與嫦娥一號、二號略有不同,嫦娥三號發射還要考慮落月的地點與時間。進入月球軌道後,嫦娥三號一邊繞月飛行一邊調整姿態準備降落。月球一晝夜相當於地球28天,夜晚最低温度達零下180度,為保證探測器有能源,看得清,且在一個比較適合的温度下工作,發射時就要考慮到能在白天落月 [39] 

玉兔號技術突破

在中國月球車着陸探測前,世界上發射併成功運行的月球車有5輛,其中兩輛是無人探測月球車,均為蘇聯在20世紀70年代發射的月球車1號月球車2號,三輛是有人駕駛的月球車,即美國阿波羅15號阿波羅16號阿波羅17號的月球車。
中國的玉兔號月球車也是無人駕駛月球車,質量約140千克,與蘇聯的月球車相比是“小個子”,小而精悍,既能完成任務也節約成本。無人月球車難度更大,因為上面有很多儀器,要保證在無人的狀態下行駛,儀器能正常工作。
中國玉兔號月球車無論是材料、驅動系統的選擇還是探測儀器,都比之前其他國家月球探測器更先進 [5]  。玉兔號月球車是各種元素構成的。月球車上的材料、設備包含了至少40種化學元素,在地面試驗階段又涉及到另外7種元素。其使用了許多新材料和新工藝,是各種高技術的集成 [52] 

玉兔號月壤探測

2013年12月23日凌晨,北京航天飛行控制中心曾控制機械臂進行投放測試,目的是為此次月壤元素成分探測以及其他科學探測工作做先期技術驗證。
2014年1月19日,嫦娥三號探測取得階段性成果 “玉兔”號探到月表下140米。在北京航天飛行控制中心遙操作廳,機械臂控制軟件設計師榮志飛説:“此次探測的精度要求高,操作控制難度大,就如同控制38萬千米之外的‘手’穿針引線,稍有偏差就會前功盡棄。 [40-41] 
2014年1月14日21時45分,在北京航天飛行控制中心精確控制下,玉兔號月球車展開機械臂,對腳下月壤成功實施首次月面科學探測。該次探測任務的成功,標誌着中國突破了月面高精度機械臂遙操作控制技術,實現了38萬千米之外的機械臂毫米級精確控制。
由於受玉兔號月球車活動維度限制和避障因素影響,“玉兔之手”完成對一個預定目標點的探測,一般要經過十七、八個操作步驟,幾乎每一步操作都要經過極其精密的計算 [60] 
玉兔號月球車模型

玉兔號所獲榮譽

玉兔號榮譽獎勵

2014年1月,由中國科學院、中國工程院主辦,中國科學院學部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學報社承辦,中國科學院院士和中國工程院院士評選,“嫦娥三號月面軟着陸、玉兔號開展科學探測”被評為“瀚霖杯2013年中國十大科技進展新聞”第一位 [35] 

玉兔號文化特色

2014年1月1日,《中國首次落月成功紀念》郵票首發儀式在人民大會堂舉行。國家航天局局長許達哲出席儀式併為郵票揭幕,副局長鬍亞楓出席儀式並致辭。該郵票1套2枚,內容分別為嫦娥三號着陸器和玉兔號月球車,全套郵票面值為2.70元,是中國郵政集團公司為紀念嫦娥三號成功落月這一重大歷史性事件,而特別發行的郵票。這也是中國郵政第九次以特別發行的方式安排郵票 [51] 
2014年5月28日,國家國防科技工業局向中國國家博物館捐贈嫦娥三號任務玉兔號月球車1:1高仿真模型,供國博永久收藏 [53] 
玉兔號月球車紀念郵票

玉兔號總體評價

隨着科學技術不斷髮展,人類重返月球的熱潮興起,新一代月球車也將出現。從人類的交通工具,可以想象未來月球車的模樣――單人乘坐的月球摩托,雙座多用途的月球車,客貨兩用的月球車,月球的拖掛車,月面軌道巴士,等等。乘坐不同的月球車,人類將實現漫遊月球的夢想 [24] 
“玉兔號”在地面模擬試驗中,充分展現出卓越的性能,它本領高強,能爬坡,能越障,能耐受300攝氏度温差,對它在月球上的表現充滿信心 [21]  [36]  。(新華網 評
截至2015年10月,玉兔號已成為在月球“活”得最久的人造探測器。不同於着陸器,玉兔號月球車能夠在月球行走,中國公佈的全世界第一幅月球地質剖面圖,就是玉兔號所攜帶的科學設備拍攝的 [48]  。(新華網 評
嫦娥三號和玉兔號探月工程任務連續成功,創造了世界月球探測史的中國紀錄。這一成就,凝結的是幾代航天人的智慧和心血,依靠的是我們國家的綜合實力,匯聚的是中國人民的整體力量,體現出的最重要意義就是進一步增強了全國各族人民堅持和發展中國特色社會主義的決心和自信 [49]  。(習近平 評
玉兔號月球車在月面探測 玉兔號月球車在月面探測 [58]
參考資料
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