嫦娥4号着陆器地形地貌相机拍摄的“玉兔二号”在A点影像图。
“玉兔二号”月球车留下的车辙图像。1月18日，“玉兔二号”月球车行驶至LE05103点时，搭载的全景相机对月球车周围360度环拍。
地形地貌相机对“玉兔二号”月球车成像。
前50个月昼“玉兔二号”月面行驶轨迹图。
1月18日，“玉兔二号”月球车行驶至LE05103点时，全景相机拍摄的月面图像。
今年是中国传统的兔年，在国人的心目中，最著名的一只兔子一定是那只来自中国古代神话故事的“玉兔”。中国航天也有这样一只“玉兔”，它就是我国探月工程中的“玉兔二号”月球车。
“玉兔二号”月球车和嫦娥四号着陆器均由中国航天科技集团有限公司抓总研制。“玉兔二号”已经工作超过4年，行驶了1500米，工况良好，能量平衡，可以继续前进。
1500米，在地球上看可能不算什么，但在月球上这可是一个了不起的成绩，那么“玉兔二号”在38万公里外的月球背面是如何行走的呢?
如何实现与人类交流?
研制团队发射了一颗鹊桥中继星，给地月之间提供通信网络
“玉兔二号”月球车和嫦娥四号着陆器分别于1月15日和1月16日自主唤醒，迎来第51个月昼工作期。
北京航天飞行控制中心飞控大厅的外墙悬挂着一幅巨幅照片:“玉兔二号”月球车调转相机镜头，回望它在月球背面走出的第一行足迹。
作为第一个登陆月球背面的探测器，“玉兔二号”月球车已健康工作逾4年，远超原定3个月的设计寿命。而驾驶“玉兔二号”在月背上屡创佳绩的，正是北京航天飞行控制中心工程师于天一带领的遥操作团队。春节期间，他和团队的“驾驶员”仍在密切关注着“玉兔二号”的动向。
北京航天飞行控制中心“玉兔二号”月球车操控主管韩绍金介绍，要想让“兔子”顺利行走，首先要解决通信的问题，研制团队先发射了一颗鹊桥中继星，给地月之间提供通信网络。
韩绍金说，他们先把地面指令组装好，然后发到鹊桥中继星，鹊桥中继星再转发给“玉兔二号”。“玉兔二号”得到探索成果、得到图片，也是先发到中继星上，随后中继星再发到地面监测站，实现了人类和“玉兔二号”的交流。
如何有效、精准、可靠控制?
航天器的姿态调整、变轨、开机和状态设置，全靠编码组成的指令牵引
作为遥操作团队的一员，灵活驾驭在太空的航天器是于天一的看家本领。
常人眼中，于天一就像“驾驶员”，干的无非是把盘打舵的常规操作。但事实上，航天器的姿态调整、变轨、开机和状态设置，全靠编码组成的指令牵引，一秒送达，不得有误，非实力与魄力兼备者难担此大任。
“玉兔二号”在月背巡视勘察在人类历史上尚无先例，没有成熟经验可以借鉴。为此，于天一和团队提出并构建“探测远景规划—月球日周期规划—地球日短期规划—具体行为规划”4层规划模型，通过逐级分解的方式，确保对月球车的有效、精准和可靠控制。
自2019年1月驶上月背以来，“玉兔二号”累计行驶里程已近1500米，每一步都在创造中国奇迹，每一天都在刷新世界纪录。
于天一“驾驶”航天器，始于2013年登陆月球的“玉兔号”月球车。彼时，“玉兔号”的行驶里程定格在114.8米，尽管已经出色完成既定任务，但在于天一等人看来仍略有遗憾。再驾驶“玉兔二号”时，他们希望能最大限度地延长月球车寿命、多出科研成果。
为什么4年才走1500米?
过高和过低的温度都不适合工作，“玉兔二号”在月球上其实是边睡边走的
有人要问，为什么“玉兔二号”走了4年才走了1500米，走得这么慢?
其实，由于月球的环境非常特殊，月球上的一昼夜相当于地球上的28天。“玉兔二号”也需要日出而作、日落而息，过高和过低的温度都不适合工作，所以在月球上“玉兔二号”其实是边睡边走的。
韩绍金介绍，“玉兔二号”其实没有偷懒，很辛苦，但是月球的环境它有特殊之处。“玉兔二号”有自己的节律特点，只有在月昼的时候才能实现移动和行走，月午的时候，温度达到100℃以上，这个温度不适合“玉兔二号”工作，也就是说平均到每个月只有三四天上午的时间、下午有三天的时间工作，然后它就要休眠了。
月面驾驶有什么安全准则?
“玉兔二号”成功实现安全移动、高效探测、可靠休眠、精确唤醒
在“玉兔二号”4年的巡视探测过程中，于天一带领团队持续归纳总结驾驶经验，形成了中国人自己的“月面驾驶安全准则”。
这套凝聚着中国航天人智慧的“规则”，不仅使“玉兔二号”成功实现了安全移动、高效探测、可靠休眠、精确唤醒，也为未来地外天体表面巡视探测打下坚实基础。
故事
“玉兔二号”三探月背神秘物质惊心动魄
月球车巡视月背的征程，并非一片坦途。
从“玉兔二号”短暂“失联”到唤醒推迟再到月背“走钢丝”……4年来，北京航天飞行控制中心工程师于天一和其他“驾驶员”跨越地月38万公里的距离全程护航。至今，他还清晰记得三探月背撞击坑神秘物质的惊心动魄。
那是2019年7月，“玉兔二号”开始第八个月昼的探索，并上传了112张全景环拍照片。一张照片引起了于天一的注意，照片拍摄的是撞击坑内缘，大小各异的月壤散落坑中，中心分布的一小撮月壤的形状、质地与周围明显不同。
月球起源一直是未解之谜。于天一敏锐察觉到，这个撞击坑给月幔开了一个小口子，对窥探月球结构是绝佳机会。他一边安排人员向科学家团队汇报，一边组织人员探测神秘物质。
考虑到神秘物质位于大坑中间且坑深超30厘米，坑壁坡度超过30度，如果盲目操控“玉兔二号”驶入进行直接探测，极有可能致其翻车。
前两次探测，尽管驾驶团队操控“玉兔二号”尽量向撞击坑靠近，但由于神秘物质自身阴影较多，数据质量不高，根本无法有效分析出物质成分。于是众人决定在第九月昼下午三探神秘物质。
当“玉兔二号”车轮距撞击坑沿还有10厘米左右时，驾驶团队测算，即使再前移10厘米，探测仪视场也无法完全覆盖探测物质。对此，科学家团队希望能再往前走15厘米。
“再往前，‘玉兔二号’悬空的前轮就会探入撞击坑，很可能因为滑坡而摔入坑内，后果不堪设想。不往前，就可能错过一次重大发现的机会。”于天一左右为难。
让数据说话，让科学定夺。于天一带领团队经过紧张测算，决定再往前走15厘米。此时尽管探测物质已经进入可视区域，但从图像看效果仍不理想。
时间一分一秒过去，太阳的高度角越来越低，再等下去将错失最佳探测时间。
“玉兔二号”往前走1秒就是2.2厘米，就离真相更近一步。经过反复测算，于天一果断下达了“再向前走3秒”的指令。
在于天一看来，3秒从未如此漫长。他紧锁双眉，屏住呼吸，目不转睛地盯着遥测数据变化。当神秘物质清晰呈现在屏幕上时，飞控大厅里响起了经久不息的掌声。
正是这次探险，人类拿到了首份月球背面幔源物质初步证据，证实了月幔富含橄榄石推论的正确性。
过去
已拍摄超千幅月背图像
作为月球背面唯一的人类航天器，“玉兔二号”月球车已拍摄了超1000幅图像。这些“摄影作品”详细记录了月球多个不同时期的撞击坑地貌，为进一步研究月球提供了极有价值的数据资料。
探月工程三期副总设计师李春来告诉记者，因为长期受到太空风化和太阳风的轰击，月球的山都比较圆滑。根据月球车的车辙印，科研人员可以根据印迹分析岩石力学的特性，不同的岩石和不同的土壤会有不同的承载力和摩擦系数。
照片中的撞击坑是科学家最喜欢的月球地貌之一，撞击坑可以挖掘出月球深部物质，在它还没有被风化之前，月球车可以去分析新鲜的岩石成分。从照片中可以看出来，如果撞击坑边缘附近存在颗粒状的凸起石头，就说明这个撞击坑还没有被完全风化，形成的年份比较新。科学家针对照片获得的信息会对“玉兔二号”下达下次任务的指令，来获得科学家感兴趣的科学数据。
未来
“玉兔二号”将不再孤单
四年间，“玉兔二号”一直都是孤单地在月球行走，不过，它很快就会迎来新的小伙伴了，随着我国的探月工程四期的稳步推进，嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号都在进行相关的研制和准备工作。
探月与航天工程中心 深空探测实验室嫦娥七号副总设计师唐玉华介绍，探月工程四期，一共包括4次任务，嫦娥四号已经实施完了，目前嫦娥六号和嫦娥七号正在研制，嫦娥六号是2024年左右发射，将在月球背面采样返回。嫦娥七号将于2026年左右发射，着陆到月球南极，开展月球南极的资源探测。
唐玉华介绍，嫦娥七号包括四器一星，分别是着陆器、轨道器、巡视器、飞跃器和中继卫星。飞跃器将首次在月球开展飞越探测，飞越到月球南极阴影坑里进行勘查，去寻找月球可能存在的水或水冰。巡视器也就是月球车，将和轨道器、着陆器等科学探测仪器与嫦娥八号组成月球南极科研站的基本型。
月球车规模上比“玉兔二号”稍微大一点点，带的载荷不一样，大致的结构一样。智能化更进步了，原来地面干预的更多一点，现在它的路径规划会更自主一点。
知多D 嫦娥家族还有这些任务
2018年12月8日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器。“玉兔二号”，嫦娥四号任务月球车，于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离，驶抵月球背面。首次实现月球背面着陆。
探月工程自2004年实施以来，到2020年嫦娥五号携月球样品返回地球，圆满完成了探月工程一、二、三期“绕、落、回”目标任务。
探月工程四期后续还有三次任务:
嫦娥六号将到月球的高价值地区进行采样返回。
嫦娥七号将对月球极区进行科学探测，特别是对月球的水分布进行探测。
嫦娥八号将与嫦娥七号协同工作，主要开展月球资源开发利用技术试验验证和长期科学探测，对地球进行大范围、全尺度、长周期观测，并为科研站后续的关键技术进行验证。
这三项任务将在2030年之前实施，主要目标是在月球南极进行着陆勘察与科考，建立月球科研站基本型。
统筹:易福红 杨存海
来源:新华社 央视 中新社