孩子问「月球车为什么叫玉兔 」，还有哪些现代科技与传统文化的「碰撞」可以讲给孩子听

玉兔号在本次探测中的科学发现：玉兔号月球探测车在C1陨石坑周边进行了114米的地质实测，取得了丰富而珍贵的月球地质资料。
众多科学家根据这些资料工作的成果，发表在了世界顶级科学期刊《科学》上。由“玉兔”车携带的测月雷达探测到的数据显示，嫦娥三号着陆区表面下至少分为9层结构，这表明在那里曾有多个地质学过程发生，对于探索月球的岩浆演化历史和后期改造作用具有非常重要的意义。这也是中国嫦娥探月工程实施以来，首次在国际顶级学术期刊上发表科学成果。
扩展资料：
由于月球昼夜温差非常大，白昼时温度高达150摄氏度，黑夜时低至零下180摄氏度。为适应极端环境，“玉兔号”月球车利用导热流体回路、隔热组件、散热面设计、电加热器、同位素热源，可耐受300摄氏度的温差。月球绕地球转一圈需要28天多，月球自转也是28天。
这意味着，月球上的一昼夜相当于地球上的28天。月面夜间最低温度可以降至零下180摄氏度，电子设备根本无法工作。月球上的一晚上相当于地球上的14天。为此，科研人员为“玉兔号”设计了休眠模式——14天工作，14天“睡觉”。

中国科学院国家天文台李春来研究员领导的团队利用“玉兔二号”携带的红外成像光谱仪（VNIS）的探测数据，证明了“嫦娥四号”落区月壤中存在以橄榄石和低钙辉石为主的月球深部物质，这一研究结果正在揭开月球最大的谜题之一。
与地球相似，月球由核、幔、壳构成。科学家推断，随月球岩浆演化，较轻的斜长石组分上浮形成月壳，而橄榄石、辉石等较重的矿物下沉形成月幔。然而，这一关于月幔组成的推论至今没有被有力地证实。
揭开月球形成之初未解之谜的一种方法就是分析它的地幔。 但人类对月幔的认识非常有限，基本还处于设想阶段。美国航空航天局（NASA)的阿波罗任务和苏联的月球探测器都没有带回月幔样本。 但是现在，中国的科学家做到了，在“玉兔二号”的帮助下，人类开始窥到月幔的真面目。
这次“玉兔二号”的发现则为解答月幔物质组成的问题提供了直接证据，为完善月球形成与演化模型提供了支撑。对确定月球地幔的构成和月背的地质构成有重大意义。但最为重要的是，它将帮助人类进一步认识月球的形成与演化

玉兔二号月球车首次在月球背面“踩下的足印”，留在了来自月球深部的月幔物质上。这为解答长期困扰科学家的月幔详细物质构成问题提供了直接证据，可以帮助人类进一步认识月球的形成与演化。
玉兔二号携带的可见光和近红外光谱仪的探测数据，证明了嫦娥四号落区月壤中存在以橄榄石和低钙辉石为主的月球深部物质。
科学界关于月幔物质组成的推论一直没有被很好地证实。无论是美国、苏联采回的月球样品，还是环月探测器的遥感数据，都没有发现与月幔准确物质组成相关的直接证据。
玉兔二号于2021年1月3日成功登陆南极-艾特肯盆地的冯·卡门撞击坑。
玉兔二号月球车驶上月面后，其携带的可见光和近红外光谱仪在两个探测点获得了质量良好的光谱数据。
月球是地球之外我们研究得最深刻的星球。月球的演化主要发生在30亿年前，而地球上的地质运动早已将30亿年前的历史抹去。月球就像化石，我们可以通过月球一窥地球的早期历史。

　　中国月球车

　　刘宇
　　2021年12月2日凌晨，中国在西昌卫星发射中心成功将肩负首次登月任务的探测器“嫦娥”三号送入轨道，由着陆器和“玉兔”号月球车组成的“嫦娥”三号于12月中旬在月球“虹湾”区软着陆。这是中国第一次将自己设计的月球车送上月球。“玉兔”号月球车究竟什么样？它与国外的月球车有哪些不同？它将完成哪些科学任务？
　　“玉兔”——世界上第6台被送上月球的“月球车”
　　月球车，学名“月面巡视探测器”，是一种能够在月球表面行驶并完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务的专用车辆。月球车可分为无人驾驶月球车和有人驾驶月球车。至今为止，国外发射并成功运行的月球车有5辆，其中两辆是无人驾驶月球车，是苏联在20世纪70年代发射的“月球车”1号和2号；3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。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。无人驾驶月球车难度更大，因为上面有很多仪器，要保证月球车在无人的状态下行驶，仪器能正常工作。1970年11月17日，世界上第一台无人驾驶月球车“月球车”1号在月面“雨海”地区着陆。限于当时的技术条件，车上所搭载的有效载荷偏少，在月面移动以远程遥控操作为主，不能自主避障行走。40多年过去了，由于材料、能源和人工智能等技术的发展，无人月球车在轻量化结构设计、热控、导航控制等方面取得了很大的进步。中国的“玉兔”号月球车是无人驾驶月球车，质量约140千克，与苏联的月球车相比是“小个子”。“玉兔”号月球车是我国最高智能机器人，它能完全自主导航，在月球上可以根据照相机拍到的四周情况，自己决定该走哪条路、怎么走；可以自主避障，如果前面有大石头挡住了，它过不去了，知道怎么避开这个障碍；还可以自动上坡下坡。另外，“玉兔”号月球车可以指挥身上的仪器探测月球。
　　为什么制造月球车需要高难技术？
　　月球上的环境与地球是完全不同的，地球上使用的普通车辆到了月球就“英雄无用武之地”了。制造月球车是一项高端科技，必须要解决以下难题。
　　第一难题：重力问题。
　　月球重力是地球的1/6，这意味着，质量为50千克的东西，在地球上所受重力约500牛，到了月球表面则变成约80牛。
　　月球上的重力很小，车辆显得很轻，因此很容易翻。重力减小的同时，车辆和月面的摩擦力也减小了，对车辆的控制会变得很困难，加上月面的地形复杂，浮尘又很厚。这些因素都使得车辆在月球上运动时变得十分不稳定。
　　第二难题：路况。
　　月球表面崎岖不平，有石块、有陨石坑，还有坡。在这种情况下，设计的轮子便需要克服重重障碍，既不能打滑，也不能翻车，必须做到前进、后退、转弯、爬坡，样样在行。
　　第三难题：温度。
　　月球表面白昼时温度高达120多摄氏度，黑夜时低至零下180摄氏度，温差超过300摄氏度。月面上如此急剧变化的温度环境会使橡胶迅速老化，因此月球车轮胎要使用特殊材料，克服温差。
　　第四难题：智能。
　　月球车是个智能机器人，需要具备独立处理各种环境的能力。由于距离太远，无法通过遥控的方法处理反馈信息。月球车需要配置若干个传感器，这些传感器在得知周围环境、自身姿态、位置等信息后，通过地面或车内装置，形成三维地形图，勾画出到达目标点的路径，并导航控制月球车走到目的地。
　　第五难题：电力供应。
　　月球的自转引起月面的昼夜变化。月球上一天的时间，大约相当于地球上的28天。因此，月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天。也就是说，登上月球以后的月球车，依靠太阳能电池最多可以连续工作14天，进入月夜以后，它由于无法通过光能发电，进入休眠状态。14天后，又能自动醒来。
　　“玉兔”号着陆地点为何选在“虹湾”区？
　　这次“嫦娥”三号的月球着陆区“虹湾”，并不是真的海湾，而是像彩虹一样的巨型陨石坑壁。月球上有很多地方以“海”和“洋”命名。古人望月，以为看到的是海，其实不是。“虹湾”区位于月球北纬43度左右、西经31度左右，南北长约100千米、东西长约300千米。
　　专家认为，之所以选择在“虹湾”区落月，是出于多种综合因素的考虑：一是这里比较平坦，落月比较安全；二是美苏的探测主要集中在月球赤道附近，“虹湾”仍是月球研究的空白，探测该区域非常有科学价值；三是能实现正面直接测控通讯；四是太阳光照较好，能保证探测器的太阳能电池板正常工作。
　　“玉兔”号如何在月球表面如履平地？
　　月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松软，凹凸不平。尽管整体来讲“虹湾”地区比较平坦，但月球表面千万年来经历陨石撞击，遍布大大小小的陨石坑和石块。为了避免在月球上“摔跤”或“崴脚”，“玉兔”号月球车有6个特制的轮子，而且移动很慢——每小时最多走200米。这个轮子学名叫作筛网轮，能够尽可能减轻重量。另外，这个车轮在设计上必须要有很大的接触面积，摩擦系数也要很大，这样它在月面才不会陷进去，也不容易打滑。由于轮子是网状的，所以一边行驶一边可以把沙子漏掉。除了表面用筛网，轮子每隔一段就会有一个锯齿形的结构，叫作棘爪，就像是兔爪上的指甲。月球上本没有路，这些尖利的小爪子能够帮助“玉兔”号月球车稳稳地抓住月面，跨过沟沟坎坎。遇到地面不平的情况时，“玉兔”号月球车会通过摇臂调整重心。如果遇到较大的坡，它就会绕过去。“玉兔”号月球车有4只“眼睛”，分别是全景相机和导航相机。它通过相机“观察”周围环境，对月面障碍进行感知和识别，然后对巡视的路径进行规划。遇到超过20度的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑，月球车能够自主判断并安全避让。
　　“玉兔”号如何克服月球上的温差挑战？
　　由于月球上的一天约相当于地球上的28天，其中约14天会被太阳连续暴晒，月球车面临散热难题；接下来的约14天又是连续月夜，在零下100多摄氏度的环境里，大部分电子设备无法工作，只能“冬眠”，还需要专门设备保持月球车的内部温度，防止设备被冻坏。要让探测器同时适应这两种极端温度，难度非常大。而且一旦夜昼交替，探测器还要从“冬眠”状态中被“唤醒”，如何保证系统正常启动也是道难题。
　　“玉兔”号月球车身披“黄金甲”，目的不是为了好看，而是为了反射月球白昼的强光，降低昼夜温差，同时阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射，从而支持和保护月球车上的红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。
　　按照科研人员的精心设计，“玉兔”号月球车与人类的作息制度一样，也是日出而作、日落而息，白天还要午休，只不过它每天的工作时间相当于地球上的14天，然后又会一觉睡14天。
　　漫漫长夜之后，“玉兔”号月球车怎么才能立刻点火工作呢？它需要一床御寒的“被子”和一个叫它起床工作的“闹钟”。承担这两项功能的是它的供电系统——太阳翼。专家介绍，晚上，“玉兔”号的桅杆会收起来，太阳翼也会扣上，这个过程相当于把月球车散热的途径隔绝掉了。然后，当太阳升起，到达5度的高度时，巡视器就被唤醒了，进入到第二天白天的正常工作。
　　对一些特别娇嫩的设备，月球车内还专门准备了“暖宝”——核电池。由于月球昼夜要半个月交替一次，低温时月球车上的所有的仪器全部要冻坏，普通电池无法应对。“玉兔”号月球车实际上在同时使用太阳能和核能作为能源。黑暗中的月面，温度骤降到零下100多摄氏度，为防止车载仪器被冻坏，休眠中的月球车就得靠核电池的能量来保温，并维持与地面的通讯。而一旦新一个白昼来临，太阳能电池就能重新驱动月球车工作。这项技术将使我国成为继美俄之后，世界上第三个将核动力应用于太空探测的国家。
　　“玉兔”号月球车将肩负哪些科学任务？
　　“嫦娥”三号在月球软着陆后，“玉兔”号月球车将驶离着陆器，在月面进行3个月的科学勘测，着陆器则在着陆地点进行原地探测。“玉兔”号底部安装了一台测月雷达，可发射雷达波，探测二三十米厚的月球土壤结构，还可以对月球下面100米深的地方进行探测。
　　在月面巡视勘察过程中，“玉兔”号月球车可以利用相机对周围环境进行感知，并将数据传回地面。地面控制中心利用环境数据和月球车状态信息进行建模、分析和规划，并对规划进行运动仿真和验证，并把通过验证的控制指令再上传给月球车。月球车将执行控制指令，并自主完成近距离障碍识别和局部路径规划，利用携带的仪器进行科学探测。根据科学探测的需要，以上过程循环往复。依靠先进的设备，“玉兔”号月球车能够对巡视区月表进行三维光学成像，对月表进行红外光谱分析，开展月壤厚度和结构的科学探测，对月表物质主要元素进行现场分析，等等。它传回来的数据，将帮助我们更加准确、更加直接地了解那个神秘美丽的月亮。此次“嫦娥”三号任务完成后，月球车和着陆器会永远留在月球上。

在中华民族神话传说中，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，反映了我国和平利用太空的立场。

　　被命名为玉兔号，原因有四：
　　第一，玉兔是具有中国民族性的名字，早在古代玉兔就是月亮的代称之一，古诗有云：玉兔东升金乌走。月宫里的嫦娥怀里抱着的也是兔子。
　　第二，玉兔这个名字是网络投票得来的，体现了草根阶层的力量。当时3445249张有效投票，玉兔号得票649956张，排名第一。
　　第三，兔子具有善良、纯洁、敏捷的特点，而月球车的形状，又跟兔子类似。
　　第四，月球车本身的性能，相对于月亮表面状况来说，类似于跨越障碍的兔子。