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。

這是一支神奇的手臂。說神奇，因為它在距地38萬公里的月球之上自主“工作”。說神奇，還因為它能經(jīng)受月球上300多攝氏度溫差的嚴峻考驗。說神奇，更因為它功耗不大于4瓦，投放精度在兩毫米以內(nèi)。它是怎么做到的？這支手臂的“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日嫦娥三號成功落月后，‘玉兔’號月球車順利駛離著陸器到達月面。12月22日，位于月球車正前方五星紅旗下面的機械臂首次按指令準確投放，這是我們團隊最激動的時刻。它說明機械臂在月球上一切正常。”虞紅說。

這只“玉兔”之手是國內(nèi)首個用于地外星體探測的高精度、智能化控制的空間機械臂產(chǎn)品。截至目前，機械臂在月球上工作了3次。12月25日，機械臂幫助固定在機械臂前端的科學(xué)載荷——粒子激發(fā)X射線譜儀，對一處月壤進行精準探測。經(jīng)過長達14個地球日的月夜，月球車自主喚醒。今年1月14日，機械臂再次與粒子激發(fā)X射線譜儀一起實施科學(xué)探測。

“機械臂把粒子激發(fā)X射線譜儀投放到距離探測目標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‘分解’動作，靠三個關(guān)節(jié)的合作來完成。”虞紅說。

原來，探測目標確定、月球車抵達探測目標附近后，機械臂里十多個傳感器開始獲取各類數(shù)據(jù)。機械臂接到行動指令后，在約半小時的時間內(nèi)，分近20個“分解”動作，慢慢接近探測目標。

投放精準了，科學(xué)探測結(jié)果如何呢？嫦娥三號任務(wù)科學(xué)應(yīng)用研究核心團隊責(zé)任科學(xué)家林楊挺研究員帶領(lǐng)團隊已開始對“玉兔”落月后首個月晝間傳回的數(shù)據(jù)進行了科學(xué)解讀。

“我們想通過嫦娥三號著陸器和‘玉兔’號月球車的探測講述月球的故事。從各個點位上的探測，講述這一點上，這一區(qū)域，乃至整個月球的部分歷史。故事講得好不好，要看嫦娥三號帶上月球的科學(xué)載荷工作得如何。事實證明它們不負所望。”林楊挺說。

國防科工局近日公布了嫦娥三號首批觀天、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，月球車機械臂的研制團隊走過了五年多不平凡的攻堅克難、自主創(chuàng)新的歷程。

“月球車就是一個高級機器人，機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，給機械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計、潤滑技術(shù)、使用壽命、地面試驗設(shè)計提出了重重考驗。”虞紅說。

在“玉兔”之“臂”隨嫦娥三號登月之前，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實驗、超低溫儲存試驗、壽命試驗、可靠性試驗和防塵試驗等。他們在機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)，防止月塵進入導(dǎo)致關(guān)節(jié)卡死失靈；科研人員在試驗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。我們已申報了多項專利。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。

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