目标月球,“玉兔”的大冒险
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千百年来，嫦娥奔月的传说妇孺皆知；而今，嫦娥“三姑娘”真的驾到月宫，还带着一只能走会跑的“大兔子”。
2013年12月2日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功将“嫦娥三号”探月器发射升空。“嫦娥三号”的结构包括两个系统，一个是着陆器，另一个是巡视器即“玉兔号”月球车。2013年12月14日，“嫦娥三号”已成功软着陆月球虹湾地区，并于15日释放了“玉兔号”月球车，然后月球车在月面进行巡视考察，着陆器就地开展探测工作。
我们人人都见过的大月亮，到底有什么值得科学家折腾的？接下来，我们的“玉兔”要进行怎样的月球大冒险？不妨让我们追随“玉兔”的脚步，跟它一起到月球上瞧瞧吧。
“玉兔”奔月一路上挺辛苦
“玉兔”的这一路也是蛮辛苦的。
当“长征三号乙”运载火箭升空飞行19分钟后，器箭分离，“嫦娥三号”带着“玉兔”，以约10.9千米/秒的速度，顺利进入近地点高度210千米、远地点高度约36.8万千米的地-月转移轨道。接下来，经过2次中途轨道修正和4天的飞奔后，“嫦娥三号”于2013年12月6日飞行至月球附近，接下来它将要面对的，是一次关键性的轨道控制――近月制动。
为什么这么说呢？因为当时“嫦娥三号”的速度高于月球逃逸速度2.376千米/秒，如果不能有效减速制动，它将飞离月球，但是如果减速过大，它又可能会撞向月球。与“嫦娥一号”、“嫦娥二号”的分步实施近月制动不同，此次近月制动使用新研制的7 500牛变推力发动机，采用一次制动达到目标轨道的控制策略，任务风险和难度更大，对探月器的控制系统和推进系统都提出了更高要求。
当日17时53分，“嫦娥三号”实施近月制动且取得圆满成功，进入距月面平均高度100千米的环月圆形轨道运行。
数日后，2013年12月10日21时20分，“嫦娥三号”成功实施变轨控制，从100千米高的环月圆形轨道，降至近月点约15千米、远月点约100千米的椭圆轨道。这是“嫦娥三号”预定的月面着陆准备轨道。这次轨道机动是在月球背面开始实施的，其近月点是位于月球朝向地球一面的虹湾区域上空的。至此，“嫦娥三号”已顺利通过轨道修正、减速制动和绕月变轨3次大考，即将进行此次任务中最关键的落月环节。
经过4天在轨运行后，“嫦娥三号”从距离月面15千米的近月点，开始下降实施软着陆过程。这是一段崭新又充满危险的旅程，在这扣人心弦、相当刺激的十几分钟里，“玉兔”那稳重的小伙伴――着陆器是这段高风险征程的主角。落月开始前，着陆器和“玉兔”将收到地面给的指令，并牢记于心，一旦开始降落，它们将靠自己去完成登月。它们携带了一些叫作敏感器的设备，相当于眼睛和触角，实时测出下降的速度、跟月球的距离，以及月面的平坦程度，它们的“大脑”要快速运转，迅速判断并作出反应，决定是需要踩刹车，还是“给点油”。在最后几米，它们还要在敏感器帮助下，彻底关掉发动机，在月球上“自由落体”。
2013年12月14日21时11分，着陆器和“玉兔”最终安全降落到月球的虹湾区域，这使我国成为世界上继苏美之后第三个实现月球软着陆的国家。着陆器的位置非常好，着陆后几乎是完全垂直的，倾角只有一两度。
多天环月飞行是为了提高落点精度
很多关注“嫦娥三号”登月的人都有个疑问，为什么“嫦娥三号”要围着月球飞行那么多天才着陆呢？
“嫦娥三号”之所以要进行8天的环月飞行，再择机实施动力下降和月面软着陆，主要是落月的时间及地点要求决定的。首先，由于在环月的过程中月球也在自转，为了使“嫦娥三号”准确降落在虹湾区域，探月器必须运行到和月球合适的相对位置才能开始下降。其次，落月时间必须要在月球白天的上午，这样才能在中午月球高温到来前完成“玉兔号”月球车与着陆器的分离。不仅如此，在环月过程中，探月器会周期性地运行到阳照区和阴影区，“嫦娥三号”必须在阳照区利用太阳能帆板即太阳翼进行充电，地面飞控中心的工作人员也需要检查探月器的安全状况，确保其工作状态稳定后，才能发出落月指令。
如果让探月器在接近月球时，不进行环月飞行就实现在月表软着陆，虽然这种方式的轨道较为简单，飞行时间短，但是对轨道的测控精度要求较高，减速过载较大，对发射窗口要求极其严格，落点精度不高，故而未被采用。
“玉兔”的第一个脚印为何留在虹湾地区
“玉兔”第一次踏足“月宫”，它的第一个脚印留在了月球上最美丽的地标之一――虹湾地区。这又是为什么呢？
在我们眼中，月球就是一个整体，但在科学家眼中，月球被分为不同的区域，每个区域都有各自的名字。月球正面的盆地平原，大多被命名为不同称谓的海洋或湾沼。在地球上的人们用肉眼所见月面上的阴暗部分，实际上是月面上的平原，但早期天文学家以为那些发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“海”，这些错误名称一直保留至今。
“嫦娥三号”着陆的虹湾地区在月球雨海的西北角，位于北纬43度、西经31度左右，南北宽约100千米，东西长约236千米，是一个半圆形的开阔湾地。虹湾两侧各有一个角，这是其最显著的地理特征。地形较为简单的虹湾，是一片没有突出的高山与沟壑的平原，地势平坦，起伏较小，障碍物少，探月器在此降落比较容易着陆。该地区处在月球正面中纬度位置，太阳光照充足，温度又不是很高，既能满足着陆器和月球车对太阳能电池发电的要求，又不会把它们烤坏了，同时还容易建立和实现测控通信链路，保证地-月之间的及时联系，以便地面飞控中心随时掌控着陆器和月球车的所处状态和工作情况。显而易见，从工程技术层面讲，这就是确定“嫦娥三号”软着陆于虹湾地区的缘由。
从科研价值角度考虑，以前苏联的月球车和美国的月球车都未去过虹湾地区，我国“玉兔号”月球车巡视虹湾，研究的对象区域不同，获得的科学数据可以同此前的资料互相补充，以取得更多的成果。
再说啦，“嫦娥二号”卫星曾于2010年10月下旬用CCD立体相机对虹湾地区完成测绘成像任务，已经为“嫦娥三号”软着陆虹湾地区提供了参照和依据，为什么不好好利用呢？
“嫦娥三号”成功着陆月球后，随即按计划开展着陆器与巡视器分离的各项准备工作。2013年12月14日23时45分，地面科技人员对着陆器和巡视器分离的实施条件，包括着陆点的环境参数、设备状况、太阳入射角度等，进行了最终的检查确认，随后向“嫦娥三号”发送指令，两器分离开始。
当时，北京航天飞控中心大厅的屏幕上显示，着陆器静静地立在月面之上，太阳翼呈展开状态，非常漂亮，“玉兔号”月球车位于着陆器顶部，同时展开太阳翼，伸出桅杆。两者分离过程比预计的还要平稳。2013年12月15日3时10分，巡视器开始向转移机构缓慢地移动。到4时06分，转移机构正常解锁，并在着陆器与月面之间搭起了一架斜梯。随后，“玉兔号”沿着斜梯缓缓而下，并在4点35分踏上了月球虹湾区域，6轮着地，在月面上印出了一道深深的痕迹。着陆器监视相机完整地记录下了这一过程，并及时地将照片传回了地面。当天晚上，月球车和着陆器进行了互相拍照，表明两者状态良好。
小小“玉兔”腹中“秘器”多
经过中国空间技术研究院专家10年艰苦攻关才研制成功的“玉兔号”月球车，呈长方形箱状，重140千克，太阳翼收拢状态下长1.5米，宽1米，高1.1米，为3轴6轮结构，有6个轮子，周身金光闪闪。箱体两侧各有1个太阳翼，展开后用于将太阳能转为电能。为了方便在月球上开展科学探测任务，“玉兔号”上配置着多种宝贵仪器和相关设备，比如在箱体上面伸出一个大脑袋，装有导航相机、全景相机和定向天线，箱体尾部装有众多天线，箱体腹内装有测月雷达、粒子激发X射线谱仪、红外成像光谱仪、避障相机、机械臂等。专家这样形容它：肩插“太阳翼”，脚踩“风火轮”，身披“黄金甲”，腹中“秘器”多。
从这么多的先进装备上就可看出，“玉兔”这次要完成的任务可不是那么简单的。