“玉兔”的手臂重3.5公斤，長55厘米，臂桿直徑5厘米，形似少年的右手臂。與人的手臂不同的是，它只有肩和腕，沒有肘。臂桿是鎂合金的，關(guān)節(jié)中的零部件主要選用鈦合金材料。
這是一只神奇的手臂。說神奇，因?yàn)樗诰嗟?8萬公里的月球之上自主“工作”。說神奇，還因?yàn)樗芙?jīng)受月球上300多攝氏度溫差的嚴(yán)峻考驗(yàn)。說神奇，更因?yàn)樗牟淮笥?瓦，投放精度在兩毫米以內(nèi)。它是怎么做到的?新華社記者21日在京采訪到這只手臂的“主創(chuàng)”之一、上海航天技術(shù)研究院八零五所虞紅研究員。
“2013年12月14日嫦娥三號(hào)成功落月后，"玉兔"號(hào)月球車順利駛離著陸器到達(dá)月面。12月22日，位于月球車正前方五星紅旗下面的機(jī)械臂首次按指令準(zhǔn)確投放，這是我們團(tuán)隊(duì)最激動(dòng)的時(shí)刻。它說明機(jī)械臂在月球上一切正常。”虞紅說。
這只“玉兔”之手臂是國內(nèi)首個(gè)用于地外星體探測的高精度、智能化控制的空間機(jī)械臂產(chǎn)品。截至目前，機(jī)械臂在月球上工作了3次。2013年12月25日，機(jī)械臂幫助固定在機(jī)械臂前端的科學(xué)載荷——粒子激發(fā)X射線譜儀，對(duì)一處月壤進(jìn)行精準(zhǔn)探測。經(jīng)過長達(dá)14個(gè)地球日的月夜，月球車自主喚醒。今年1月14日，機(jī)械臂再次與粒子激發(fā)X射線譜儀一起實(shí)施科學(xué)探測。
“機(jī)械臂把粒子激發(fā)X射線譜儀投放到距離探測目標(biāo)10毫米至30毫米的位置。投放精度2毫米以內(nèi)。每次投放有近20個(gè)"分解"動(dòng)作，靠三個(gè)關(guān)節(jié)的合作來完成。”虞紅說。
原來，探測目標(biāo)確定、月球車抵達(dá)探測目標(biāo)附近后，機(jī)械臂里十多個(gè)傳感器開始獲取各類數(shù)據(jù)。機(jī)械臂接到行動(dòng)指令后，在約半小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，分近20個(gè)“分解”動(dòng)作，慢慢接近探測目標(biāo)。
投放精準(zhǔn)了，科學(xué)探測結(jié)果如何呢?嫦娥三號(hào)任務(wù)科學(xué)應(yīng)用研究核心團(tuán)隊(duì)責(zé)任科學(xué)家林楊挺研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)已開始對(duì)“玉兔”落月后首個(gè)月晝間傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行了科學(xué)解讀。
“我們想通過嫦娥三號(hào)著陸器和"玉兔"號(hào)月球車的探測講述月球的故事。從各個(gè)點(diǎn)位上的探測，講述這一點(diǎn)上，這一區(qū)域，乃至整個(gè)月球的部分歷史。故事講得好不好，要看嫦娥三號(hào)帶上月球的科學(xué)載荷工作得如何。事實(shí)證明它們不負(fù)所望。”林楊挺說。
國防科工局近日公布了嫦娥三號(hào)首批觀天、看地、測月的階段性成果。“令我們倍感振奮的是粒子激發(fā)X射線譜儀在對(duì)一處月壤的精確探測中，探出了11種元素。其中鍶、釔和鋯這三種元素都是微量元素，非常不容易探測到。這說明我們的譜儀和機(jī)械臂性能非常好。”林楊挺說。
從預(yù)研到方案、從初樣到正樣，月球車機(jī)械臂的研制團(tuán)隊(duì)走過了五年多不平凡的攻堅(jiān)克難、自主創(chuàng)新的歷程。“月球車就是一個(gè)高級(jí)機(jī)器人，機(jī)械臂幫助它完成科學(xué)探測的使命。我們在研制中遇到的最大的困難是陌生的月球環(huán)境。高真空，300多攝氏度的溫差，無處不在的月塵，六分之一重力，給機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、潤滑技術(shù)、使用壽命、地面試驗(yàn)設(shè)計(jì)提出了重重考驗(yàn)。”虞紅說。
在“玉兔”之“臂”隨嫦娥三號(hào)登月之前，上海航天技術(shù)研究院的科研人員做了成百上千次的熱真空試驗(yàn)、超低溫儲(chǔ)存試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)和防塵試驗(yàn)等。他們在機(jī)械臂上增加熱控涂層;采用了密封式三關(guān)節(jié)加臂桿的結(jié)構(gòu)，防止月塵進(jìn)入導(dǎo)致關(guān)節(jié)卡死失靈;科研人員在試驗(yàn)中巧妙地平衡掉六分之五重力，攻克了一道道難關(guān)。“這只手臂是地地道道中國創(chuàng)造、中國制造。我們已申報(bào)了多項(xiàng)專利。我們期待它不僅能在月球上繼續(xù)有上佳表現(xiàn)，而且能轉(zhuǎn)入民用、造福百姓。”虞紅說。