车轮比婴儿车车轮还轻！揭秘玉兔二号如何在月背翻山越岭

1月3日晚间，嫦娥四号着陆器与巡视器成功分离，玉兔二号巡视器（即月球车）顺利驶抵月背表面。着陆器上监视相机拍摄了玉兔二号在月背留下第一道痕迹的影像图，并由“鹊桥”中继星传回地面。

在地月旅程中，巡视器与着陆器一直“绑定”在一起，登陆月球后，巡视器如何从着陆器顶部安全行驶至月背呢？

航天设计师们贴心地为巡视器设计了两根转移机构悬梯导轨，类似古代的吊桥。只要巡视器能精确地将左右两边的车轮分别行驶到两根导轨上，并保持稳定，就可以安全到达月背。保持稳定并不是一件简单的事，因为最后着陆器并不一定降落在较为平坦的月背上，一旦着陆在崎岖的高地，或者月尘厚度、松软度不均匀的地方，着陆器、巡视器倾斜，两根导轨之间存在倾斜角度；就算降落在平面上，释放悬梯导轨的过程中，巡视器车轮也可能滑动，万一滑落，后果不堪设想。

航天科技集团八院805所的移动分系统、控制驱动组件的设计师们联合攻关，提高巡视器的静态稳定性。经过反复的论证和试验，设计师们发现可从车轮的棘爪入手，使车轮棘爪与导轨悬梯上的棘齿咬合，提高了控制的精度，确保车轮零转速保持，月球车就可以稳稳地停在导轨上。

设计师提出了筛网轮的设计构想，轮子是网状的材质搭配棘爪。一个车轮仅735克，比市面上婴儿车的车轮还轻，筛网轮在地面车辆上并没有应用过，产品遭到了一些专家的质疑。嫦娥四号移动分系统主任设计师刘殿富介绍说：“我们需要凭试验数据说话，联系了国内专门研究车轮工程的单位，测试了筛网轮的挂钩牵引力、适应性、承载力等。当初质疑的专家也不得不信服。”

安全分离只是登陆的第一步，巡视器的行驶和越障能力是更大的考验。月球表面干燥、松软的月壤承载能力较低，所以巡视器的自重、车轮设计都必须要满足月壤的承压能力，否则就可能出现车轮打滑、下陷的问题。为了给巡视器减重，移动分系统也动了很多脑筋，经过前期的大量数字化仿真试验，他们大胆采用了行进驱动、转向驱动、车轮一体化设计以及一体成型式轮毂、中空式摇臂、差动机构等构型设计。

巡视器除了能够前进、后退、转向、制动，还需要会越障、过坑。根据设计，如果单侧某一车轮越过200毫米高的障碍时，月球车能在差动机构和摇臂作用下被动适应月背地形，保证月球车所有车轮均与月背接触。同时，从驱动能力上保证了即使行进间某个轮子被卡住，其他独立驱动的车轮也能帮助月球车摆脱陷阱，继续工作。

作者：张晓鸣

编辑：王翔

责任编辑：戎兵