最紧张的是别摔坏了
　　　“最紧张的时候，是嫦娥三号在月球表面软着陆的那几分钟。”宫经刚说。他的身份是嫦娥三号巡视器综合电子单元副主任设计师。
　　　 要知道，在玉兔号到来之前，月球已经有37年未曾见过地球访客了。更重要的是，距月面15公里的地方下降，相对速度从比超音速飞机还要快几倍的1.7千米每秒下降到0，实在惊心动魄。
　　 人类探月一般遵循“探”“登”“驻”三大步。中国探月工程将第一大步“探月”细分为三期——即“绕”“落”“回”三小步。嫦娥一号卫星（2007年发射）圆满完成了一期“绕月”使命。探月二期的任务是实现月球软着陆和自动巡视勘查，包括嫦娥二号（2010年发射）、三号、四号3次任务。
　　嫦娥三号是中国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一，嫦娥三号将要实施第二步“落月”，即在月球表面软着陆。“嫦娥三号探测器分两部分，由着陆器和巡视器组成，将首次实现我国航天器地外天体软着陆。”
　　  至今为止，世界上发射并成功运行的月球车有5辆，其中两辆是无人探测月球车，均是苏联在上世纪70年代发射的月球车1号和2号，三辆是有人驾驶的月球车，是美国阿波罗15号、16号、17号的月球车。
　　 但是，无人月球车难度更大，因为上面有很多仪器，要保证在无人的状态下行驶，仪器能正常工作，有人驾驶的月球车主要作为一个交通工具，扩大航天员在月球上的活动范围，上面基本没有什么仪器，由航天员驾驶行驶起来也相对容易一些。
　　  中国的玉兔号月球车是无人驾驶月球车，质量约140公斤，在发射收拢状态，仅为1.5米×1米×1.1米大小。“玉兔”这个名字为全球征名而得，“传说中，当年嫦娥怀抱玉兔奔月，玉兔善良、纯洁、敏捷的形象与月球车的构造、使命既形似又神似。”
　　  1998年开始，航天502所就开始了月球车的虚拟研究。此后，全国有20多所高校和科研单位投入到开发月球车的行列中。2005年开始，“嫦娥工程”月球应用科学首席科学家对媒体披露，航天部门已经出台了“嫦娥工程”用月球车的技术参数和需要完成的科研任务，将在全国竞争、择优录用。
　　 月球车的研制涉及到材料、机械、控制、车载传感器等多方面的技术，同时月球车要在月球的高温差、高辐射、地形多变的环境下工作。围绕中国第一个软着陆器即将登陆月面的目标，月球车成为研究热点，包括北京航空航天大学、清华大学、哈尔滨工业大学、中国科大、复旦大学、上海交大等高校和科研单位均瞄准月球车项目，进行了先期的方案设计和研制，共出了10余个月球车方案。
　　最终，刘波所在的航天五院的方案胜出，其他的都没有入选——航天集团502所设计出的6轮摇臂式月球车，能够更好地适应月球复杂环境，在设计中减少布线、优化控制性能，将轮系的电机、驱动、通信、数据采集与处理等全部集中在了轮部，形成一体化轮系，实现软硬件的模块化。
　　　软着陆的控制程序是航天502所重要任务之一，如果不成功，想象一下把计算机从几百米的高度扔下会是什么样的结果，计算机若摔坏了，后续的探测任务根本无从谈起。
　　　嫦娥三号着陆的区域在月球北纬41度的位置，前苏联和美国的探月行动是在月球赤道附近，可以说嫦娥进入的是“无人区”。着陆地形究竟如何，大家心里很紧张。
　　　着陆过程分两步，距月球表面500米时，拍摄一张分辨率不是太高的照片，看下方落地点是否平坦。距月100米时，嫦娥三号悬停并再次拍照，这次的拍照分辨率很高，着陆器根据计算机处理结果进行精确避障并进行机动，找到一个更平坦的位置，嫦娥三号顺利软着陆。
　　　“这个过程就几分钟时间，没办法人工干预，都是电脑程序自动完成的。”刘波说，软着陆后，嫦娥三号背上的玉兔车计算机开启并接收地面指令，控制玉兔车行驶到月球表面，迈出中国造月球车在月面上的第一步。
　　 
　　玉兔在月球表面计算着行走
　　
　　“玉兔车可以看成是一个智能机器人，也可以说是智能车。”刘波对本报记者称，与地球上智能车不同的是它的性能还不够强悍，没有地球上智能车那样可以得到地图导航以及网络信息服务，它的优势在于不用考虑旁边还有车辆通行，只需看地形判断规划路径，唯我独霸一方。
　　 嫦娥三号探测器总指挥张廷新这样介绍玉兔号月球车：要承担月面勘查的任务，科研人员就设计了多双“眼睛”，包括全景相机、导航相机、避障相机等；为了“看”得更远，就设计了桅杆，上面还安装了与地面联系的通信天线；为了探测月壤成分，就在车上安装了机械臂。
     据介绍，作为一辆六轮全驱的月球车，月球车的核心部件就是综合电子系统，相当于人的“大脑”。制导导航系统相当于是“五官”，热控起到调节“体温”的作用，机械臂是“胳膊”，轮子是“脚”，结构与机构是“骨骼”。
      综合电子系统正是刘波、宫经刚、孙越、党纪红这些航天502所年轻的主任、副主任设计师的艰巨任务之一。在玉兔号的研发中，航天502所负责三大块：陆器的制导导航控制(GNC)、巡视器的综合电子系统以及巡视器的GNC控制。
     502所传统的优势技术就是GNC。不过，综合电子分系统是从玉兔号开始才有的,以前的月球车里没有这个。刘波称，以前做GNC要单独一台电脑,图像载荷应用要有一台计算机,数据管理有一个计算机，但现在综合电子系统把这些计算机都拿过来集成在一起,做成一台更强性能的计算机把电路板芯片化,放在一个机箱里。
　　　 所有拍照控制、地形检测、数据传输、行走控制都是玉兔计算机的份内事。玉兔的计算机隐藏在肚子里，比微波炉还要小不少，人物要求玉兔的计算机在重量上要按克计较，因此计算机性能和体积、重量、功耗等都是多方面平衡的结果。
　　　
　　　从月球车的照片上可以看到玉兔头顶和肚子上分别有两组用来看路和躲避障碍的相机，分别拍摄前方较远和较近距离的地形立体照片。玉兔配备了我国第一台月球双目视觉在轨三维恢复系统。
　　　
　　　据刘波介绍，月球车拥有了双目视觉在轨三维恢复系统就相当于人拥有了眼睛，它可以把通过相当于双眼的两个镜头“看”到的二维地形信息经过一系列处理与运算恢复成三维坐标信息，这样月球车就能够知道前方有没有障碍，进而自行作出所需的“决策”。拍摄的照片会存储在硬盘里，综合电子系统会分析地形并计算规划前进路径。


　　　玉兔月球车的行走靠的就是移动系统，由6个车轮、6个行进驱动机构、4个转向驱动机构、左右摇臂悬架和差动机构等组成。可以非常灵活实现360度原地转身，即时遇到狭窄的通道也可以便捷掉头离开。为保证月球车的稳定性，科研人员在车轮棘爪上下足工夫，使车轮棘爪与导轨悬梯上的棘齿咬合，使得两器分离导轨释放过程中车轮零转速，月球车稳稳地停在导轨上。
　　　
     不过，“玉兔号”不会在月球上蹦着走，也不会快步走，而是走走停停，看起来很“悠闲”，其实是谨慎，因为玉兔每一步都是计算好了才走的。


　　　“玉兔每前进一小段距离都需要进行几亿次的循环计算，每次约花费几分钟才能算出行走路径。”玉兔自主规划前行后，会把头顶的天线对准地球，将硬盘里存储的照片直接传回地面或通过嫦娥三号着陆器中继传回地面。


　　　玉兔自主规划前行后，才会把头顶的天线对准地球，将硬盘里存储的照片传回地面。着陆器从玉兔离开后，其主要使命已经完成，后续则担当玉兔的数据中继备份设备。