今年年初，嫦娥四號著陸器與玉兔二號月球車進行了互拍并傳回圖像。照片中，它們在月背相望，似乎冰冷的月面也被溫暖了。本篇，和大家講講巡視器，也就是月球車的知識。

 

嫦娥四號著陸器與巡視器互拍

巡視器，也就是通常說的月球車，是一種能夠在月球表面移動，完成探測、采集和分析樣品等復雜任務的機器人。它可以代替人承擔在月面上的科學考察、設備安裝等任務。

這種親臨其境的探測方式，在精度上比只發射一顆衛星對月球進行遙感探測要高得多。同時，與載人登月考察相比，月球車在技術難度、成本和風險上還是要低很多的。

聰明的大腦

月球車在月球上長時間獨立工作，是個智能化很高的設備，人類只能從38萬千米以外對它進行遙控。通常，月球車要有分析能力，不但要進行取樣等操作，還要對樣品進行分析、計算，并且把結果傳回地球，可以說是行走在月球上的“月球科學家”。    

 

月球車需要地面人員從地球上遠程遙控

月球上凹凸不平，布滿了大小不等的撞擊坑和長度在幾厘米到幾十米不等的巖石。因此，月球車必須能夠自己識別各種障礙和“陷阱”，通過計算對這些危險作出判斷，做好局部路徑規劃和運動規劃，從而提高探測效率。

 

玉兔二號走到嫦娥四號著陸器旁的路線

聰明的月球車還必須是半個“醫生”，如果在月球上“生病”了，那么就要有一定的診斷能力。月球車的軟件系統應具有局部修改功能、重新安裝功能，必須能夠隨時監測運動狀態（如速度、加速度、姿態等）、電源狀態、控制系統健康狀態等。

強壯的體格

月球車要經得住惡劣環境的考驗和煎熬，經得起曬、凍、熱、輻射和低壓環境的考驗，還要能夠長期承擔特殊的實驗工作。

月球表面光照條件和晝夜溫度變化很大，單說晝夜溫度就相差約300℃，同時，白天和夜晚還各持續約14個地球日，因此，月球車的機械、電氣、視覺系統及其他系統，必須在嚴酷的溫度范圍內長時間保持良好狀態，并能執行各種任務。

 

月球上的一個晚上有地球上14天

月球車的“身體素質”除了能耐受嚴酷的溫度環境外，還要承受強烈的輻射和真空環境。它特殊的“眼睛”——光學和電子敏感器件，必須能在太陽耀斑和帶電粒子輻射環坑下“看清”各種目標，其他電子儀器也必須能夠承受熱輻射和帶電粒子輻射。攝像系統在太陽高度角不斷變化的情況下，還要能夠自動處理強烈的陰影影響，避開光線很弱的地方。

 

玉兔二號拍攝照片嫦娥四號著陸器清晰可見

除此之外，在大氣只有地球上的一百萬億分之一的超真空月球環境中，結構材料或儀器材料要能避免真空下的材料脫氣，防止材料性能下降或失效。

充沛的精力

月球車要完全靠自己解決長時間能源供應問題。

在月球上，月球車能夠獲得的能源主要是太陽能，所以，白天可以通過太陽能電池和蓄電池來來提供動力和能量；在漫長的月夜，則必須依靠自帶的高效電源裝置解決月夜的“能源危機”。

 

月球車要自己解決能源供應

辨認方向的能力

月球車要有辨認方向的特殊本領。我們航行在大海時，可以靠指北針辨認方向，靠陀螺儀來確定方位。但是，月球幾乎沒有磁場，磁針或磁陀螺無用武之地，怎樣確定月面方向呢？

 

指北針

我們在迷路時可以借助星星辨認方向，同樣，月球車也可以用太陽和星星作參照物，同時利用月球軌道信息和月球自轉信息來確定指北方向，也就是采用太陽敏感器、星敏感器以及月球星歷和自轉信息來確定月面指北方向。

較強越野能力

月球的表面是一層很厚的松軟月壤，承載能力較低，而月球車加上所攜帶的有效載荷，重量不輕，這就導致月球車“踩”在月壤上會下陷。如果月球車下陷超過一定程度，它就無法正常行駛。所以月球車的質量、車輪設計必須要滿足月壤的承壓能力，才能保證月球車月球表面行走。

 

月壤

月球車每個輪子有單獨的驅動系統，就算某個輪子被卡住，其他輪子也能保證月球車脫離險境。為了能“逃離”困境和危險地區，月球車要有前進、后退、轉向運動的能力，而且還要能夠越過一定高度的礫石，跨過一定寬度的溝壑，穿越一定深度的撞擊坑，爬過20°的斜坡，適應30°的側傾角。

 

月球車每個輪子有單獨的驅動系統

嬌小的身軀

把月球車運往廣寒官的“票價”顯然十分昂貴，再加上運載火箭的能力也有限，所以月球車應該身材苗條，體積不能過大，質量也不能太重。以玉兔二號為例，它的總重量只有約140千克，是目前為止全球最輕的月球車。在到達月球前，月球車必須能折疊成較小的體積，到了月球后再展開。

相比前輩玉兔號，在月球背面巡邏的玉兔二號還有獨特的本領。

為了更好迎戰晝夜極熱極冷的月面環境，保證所有設備在月夜-180℃的環境中不被凍壞，玉兔二號采用了同位素熱源為儀器設備供熱，確保安全可靠地度過月夜。

玉兔號曾出現過電纜短路故障，這回，科研人員對玉兔二號的電纜進行了最小化的裸露改進，還針對鉤掛、摩擦等場景做了上千次試驗，提升了玉兔二號整體的可靠性，確保它能夠在月背正常運行。

嫦娥四號的著陸器和月球車既是相對獨立的兩部分，又是不可分割的統一整體。只有當它們各自發揮本領又相互合作，才能圓滿完成探月任務。


參考文獻/《奔向月球》、央視網

文/段婷

編輯/楊斯爽、賈冰玉

審校/楊潔


沒點真本事都不好意思被叫是月球車

圖文簡介

今年年初，嫦娥四號著陸器與玉兔二號月球車進行了互拍并傳回圖像。照片中，它們在月背相望，似乎冰冷的月面也被溫暖了。本篇，和大家講講巡視器，也就是月球車的知識。