解密“玉兔”號(hào)月球車

張嘉豪

2013年12月14日21時(shí)11分，嫦娥三號(hào)在月球正面的虹灣以東地區(qū)著陸。2013年12月15日凌晨，嫦娥三號(hào)搭載的“玉兔”號(hào)月球車成功與嫦娥三號(hào)進(jìn)行器件分離。12月15日晚，正在月球上開展科學(xué)探測工作的嫦娥三號(hào)著陸器和“玉兔”號(hào)月球車進(jìn)行互成像實(shí)驗(yàn)，“兩器”順利互拍，嫦娥三號(hào)任務(wù)取得圓滿成功?！坝裢谩碧?hào)月球車，在月面“走”起來，進(jìn)行巡視探測。

月球車通過輪子“行走”，輪子上面是一個(gè)“箱子”，兩側(cè)分別有兩扇能活動(dòng)的太陽能板，中間有一個(gè)“桅桿”，上面有它的“眼睛”——相機(jī)。此外，還有一個(gè)機(jī)械臂，能做簡單的探測活動(dòng)。月球車整體構(gòu)成相當(dāng)于一個(gè)100公斤的“公交車”，搭載20公斤的儀器在工作。月球車能在月面方圓3公里的范圍內(nèi)行走10公里，還能繞過障礙，這樣的活動(dòng)將被看作中國第一次在月球留下“足跡”。月球車，底部被安裝了雷達(dá)裝置，可以探測到距離月球表面幾百米的深處，探測月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

車輪結(jié)構(gòu)克服翻車

月球重力只有地球的六分之一，表面月壤松軟，這要求設(shè)計(jì)月球車時(shí)要避免沉降和翻車。為此，月球車輪上花紋經(jīng)過特殊處理。

因?yàn)樵虑蛏系椭亓?，月球車更容易顛覆，所以設(shè)計(jì)時(shí)要保證不管遇到什么障礙都要讓車輪和月面接觸，這樣不容易翻車。月球車遇到難以攀爬的障礙時(shí)會(huì)選擇繞行，這樣很少會(huì)翻車。

被卡時(shí)前腿抬起自救

月球上可以預(yù)知的障礙有斜坡、臺(tái)階、壕溝、松軟路面等。面對(duì)這些障礙，月球車一般都是輪腿復(fù)合式，在腿前腳的部位安裝輪子，類似哪吒腳踩的風(fēng)火輪。上坡時(shí)，月球車可抬腿爬行，最高可以爬30度的坡。

2012年4月，美國勇氣號(hào)火星車就被卡在火星上。因此，月球車也面臨著被卡的危險(xiǎn)。

當(dāng)然，萬一月球車被卡，它也會(huì)自動(dòng)采取多套自救措施。比如，假如它掉到溝里，它的輪腿復(fù)合式系統(tǒng)就可能伸開，試著自己爬上來。

新型材料要耐巨大溫差

據(jù)悉，月球車受到輻射加熱，極限溫度可達(dá)150℃。未受光部位，溫度則為零下130℃～零下160℃，月球夜間可達(dá)零下180℃，有些地區(qū)甚至達(dá)零下200℃。

溫差很大易造成材料變形，所以制造月球車的材料要做到“同性不冷焊，異性不裂斷”。這就是說，同種材料，在真空高低溫下，可能會(huì)“冷焊”粘在一起，而合金材料不同物質(zhì)會(huì)分離造成斷裂。所以，在選擇材料時(shí)，必須避免這些情況。

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（小博士）