据央视新闻近日报道，玉兔二号月球车自2019年1月着陆月背以来，累计工作时间近5年9个月，远超3个月的设计寿命，成为人类在月球工作时间最长的月球车。那么，这位月球“劳模”究竟是怎样炼成的？

月面工作考验多

前不久，“玉兔二号”发回第71个月昼的数据，展现出良好的工作状态。着陆月背至今，它为科学家提供了大量关于月球背面的珍贵数据和图像，极大地推动了人类对月球的认识和研究。

努力工作的玉兔二号月球车

除了“玉兔二号”，“嫦娥三号”和“嫦娥四号”的着陆器也处于运行状态，部分科学载荷正常开机并传输数据。嫦娥三号着陆器寿命已接近11年，都是名副其实的“劳模”。

在新一轮探月热潮中，各式各样的月球车闪亮登场，似乎大家已经司空见惯。事实上，无人月球车从研制、发射、运行到工程管理等方方面面都面临着重重考验，遥远的地月距离、严酷的月面环境对月球车的生存造成极大威胁。

月球表面昼夜轮换时间长、温差极大，给月球车的能源系统、材料和热管理带来严峻挑战。月球的每一轮月昼月夜各持续14个地球日，月夜期间完全没有光照，月表温度最低能降到零下196摄氏度，月昼时则会超过100摄氏度。月球车和搭载的仪器要耐受300摄氏度的极端温差并正常工作。

随着任务目标不断扩展，月球车搭载的仪器设备也越来越多，耗电量显著增加。但受火箭运载能力和容积限制，月球车分配给能源系统的质量和空间必须精打细算。长时间月夜中，太阳翼无法输出电能，月球车只有依靠放射性温差电池或蓄电池来供电和维持温度。

除了极端温差，月球缺乏大气层保护，宇宙辐射强烈，对月球车和仪器设备的抗辐射能力提出极高要求。月球重力只有地球的1/6，月球车的稳定性和行驶特性都受影响，需要特别设计以保证平稳行驶。

月球表面崎岖不平，月球车行驶在无规律的复杂地形上，既要克服斜坡、巨石、山口等关隘，还要忍受细小、锐利、黏稠的沉积月壤和带静电月尘的侵袭，要求具备很强的抗磨损能力。此外，面对地月距离、信号死角造成的通信延迟和盲区，月球车要具备无地球操控情况下的自主行驶和自主决策能力。在如此恶劣的月面环境中长时间工作，困难可想而知。

月球“劳模”无短板

嫦娥三号任务中，玉兔号月球车工作了约3年时间，“玉兔二号”继承它的硬件设计，包括移动、结构与机构、制导导航与控制、电源、热控、测控数传等分系统，能够耐受月球表面真空、强辐射、零下180摄氏度到零上150摄氏度等极端环境。

虽然有良好基础，但首次月背巡视任务还面临着更加复杂的环境。月球车无法和地面直接通信，需要鹊桥卫星中继，因此带来更长的时延和控制结果反馈；着陆区域地形更加崎岖复杂，周围存在高山，容易遮挡光照和测控通信信号，给月面行走操控等带来困难。

科研人员对“玉兔二号”的运动安全、能源供给、科学探测和测控通信等方面均有改进升级，为它定义了感知、移动、探测、充电、安全、月昼转月夜、休眠、月夜转月昼等7种工作模式，以应对不同工作环境、适应不同工作状态的要求，进一步提高安全性。

“玉兔二号”质量更轻，根据任务取消了机械臂，更换为中性原子探测仪，轻了2公斤。其采用了特制的网轮车轮和六轮全驱动设计，轻便、结实、吸震性好，具备前进、后退、原地转向、行进间转向、20度爬坡、20厘米越障的能力，同时采取了电流监测、地面多重停车保护等多种防护措施，确保安全移动。

车身结构上，“玉兔二号”更加坚固，应对恶劣环境能力更强，改进了走线布局，并在系统上做好故障隔离设计。当出现局部问题时，可以避免故障扩散，更加可靠。

除了结构设计，“玉兔二号”能够长寿命运行，更得益于地面团队的精密计算和全力支持。“玉兔二号”的电源系统采用太阳翼和蓄电池组联合供电，为了提高生存能力，月夜时月球车进入休眠模式，除热控设备外，其他设备全部断电。等待月昼来临，首先利用阳光对蓄电池组进行一段时间预热，确保可靠放电，否则唤醒过程和月球车安全都会受到重大影响。

所以，“玉兔二号”的休眠要先感知周围环境，依据地形确定可以休眠的区域，分析光照与通信的遮挡情况，根据遮挡情况和地形信息计算车体位置、姿态，并确定休眠和唤醒的控制参数。唤醒流程处于自主运行模式下，无论太阳升起时环境如何，都能保证足够的设备加热时间，确保“玉兔二号”成功苏醒，继续工作。

探月活动新里程碑

“玉兔号”之后，玉兔二号月球车成功着陆月球背面，并实现更长时间的稳定运行。针对新的任务特点，“玉兔二号”技术更加成熟，能够在月球上执行更加复杂的探测任务。

为了让“玉兔二号”走得更远，地面控制团队创新任务规划模型，精确引导月球车实施月面巡视，构建长寿命管控技术体系，对月球车的健康状态进行多级监控和评估，研究制定各种安全管控方法，确保“玉兔二号”准时唤醒，提高操控效率。

在连续71个月昼、长达5年9个月的工作时间里，“玉兔二号”收集了着陆区的月表形态、浅层结构和物质成分等地质信息，为研究月球背面的地质演化以及月壳早期的演化历史等科学问题提供了关键数据。

通过测月雷达，“玉兔二号”首次揭示了月球背面着陆区域地下40米深处的地质分层结构，发现地下物质主要由低损耗的月壤和不同大小的众多石块构成，对于了解撞击过程对月表的改造、火山活动规模与历史等具有重要意义。

利用中性原子探测仪对月表环境能量中性原子的探测数据，科学家得到了能量中性粒子在月球表面通量能谱，证实了能量中性粒子的能量与入射太阳风的速度有很强的相关性。

“玉兔二号”的长期运行和持续工作，不断创造月球车的新纪录，为中国探月工程“绕、落、回”三步走中的“落”增添了辉煌的成就。它的出色表现不仅展示了中国航天的技术实力，其安全设计及操控过程中的技术手段，也为后续深空探测任务积累了丰富的工程经验。

当前，“嫦娥三号”“嫦娥四号”的着陆器也在继续开展科学探测活动，科研人员也在验证它们长寿命工作的相关情况。

在月球空间轨道上，“鹊桥”为“嫦娥四号”和“玉兔二号”提供地月中继通信，“鹊桥二号”完成“嫦娥六号”月背中继任务后，目前正在轨道上开展科学探测，等待嫦娥七号探测器的到来。中国探月工程不断达成新的里程碑式成就，激发着人们对太空探索的热情。