《科技日報》：玉兔月球車(chē)與國外同行們有何不同？(轉載)
2月28日10時(shí)51分，玉兔二號月球車(chē)從休眠中醒來(lái)，目前已經(jīng)按計劃開(kāi)始了第三月晝的工作。
全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專(zhuān)家龐之浩向科技日報記者介紹，迄今為止，全世界共發(fā)射了7臺月球車(chē)，包括無(wú)人駕駛和有人駕駛兩種。
我國的嫦娥三號、四號探測器，分別釋放了玉兔號和玉兔二號月球車(chē)。均為無(wú)人駕駛。與國外“同行”相比，它們身材玲瓏，體重也更輕。此外還有哪些區別？咱們來(lái)盤(pán)點(diǎn)盤(pán)點(diǎn)。
無(wú)人月球車(chē)對環(huán)境適應力要求高
1970年11月10日，蘇聯(lián)發(fā)射月球17號探測器。它在雨海地區軟著(zhù)陸，釋放了一臺無(wú)人駕駛月球車(chē)——月球車(chē)一號。
蘇聯(lián)月球車(chē)1號
龐之浩說(shuō)，無(wú)人月球車(chē)要攜帶科學(xué)探測儀器在月面巡視探測，并把探測數據傳送回地球，相當于是一種能夠在月球移動(dòng)并完成探測任務(wù)的機器人。完成任務(wù)的前提，是它先要能適應月球的環(huán)境。
眾所周知，月球環(huán)境十分惡劣。除了晝夜溫差超過(guò)300攝氏度、輻射強，對于月球車(chē)而言，低重力和松軟的月壤會(huì )降低行進(jìn)效率，崎嶇不平的地面也會(huì )帶來(lái)不少麻煩。這對它們適應月球環(huán)境的能力提出了很高要求。此外，無(wú)人月球車(chē)還需具備一定自主工作能力，能識別、爬越或繞過(guò)障礙物。
月球車(chē)一號長(cháng)2.13米，重756公斤，有8個(gè)輪子，每小時(shí)能行駛1至2公里，可以爬上30度的坡。它在月面行駛了10.5公里，利用4臺攝像機，以及月壤探測器、X射線(xiàn)光譜儀、X射線(xiàn)望遠鏡、宇宙射線(xiàn)探測器和激光設備等科學(xué)儀器工作了10個(gè)月，然后能源不足，“退休”了。
1973年1月8日，蘇聯(lián)的月球21號探測器發(fā)射，落在默尼環(huán)形山，并帶去了月球車(chē)二號。它的外形與月球車(chē)一號基本相同，但重了80多公斤，而且在結構上得到了改進(jìn)，移動(dòng)速度有所提高，攝像性能更好，活動(dòng)范圍也大幅增加。月球車(chē)二號在月面工作了4個(gè)月，行駛了37公里。
載人月球車(chē)會(huì )受月塵影響
1971年7月至1972年12月，美國發(fā)射了阿波羅十五號、十六號和十七號載人飛船，它們各裝有一輛折疊式載人月球車(chē)，以擴大航天員的艙外活動(dòng)范圍。
阿波羅15號月球車(chē)
這三臺月球車(chē)基本相同，都是長(cháng)3米，重約210公斤，4個(gè)車(chē)輪各由一臺發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)，最高時(shí)速可達16千米，能攜帶約490公斤的有效載荷。每臺車(chē)上裝有2個(gè)并排的可折疊座位，航天員可以通過(guò)座位間的T形控制器來(lái)駕駛。
借助這些月球車(chē)，航天員在月面四處巡游，對山脈、峽谷和火山口進(jìn)行了考察，并一共收集了280多千克月球樣品。尤其在阿波羅17號任務(wù)中，由于月球車(chē)和航天服的可靠性增加，打破了以往一些局限，因此這臺月球車(chē)創(chuàng )下了總行駛距離35.89公里、最長(cháng)單次行駛距離20.12公里、離登月艙最遠距離7.6公里的成績(jì)。
不過(guò)，相比地面上的車(chē)輛，載人月球車(chē)也會(huì )遭受月面環(huán)境的各種考驗。龐之浩說(shuō)，阿波羅月球車(chē)就會(huì )受到細微月球塵埃的影響，這些塵埃使月球車(chē)的軸承、齒輪以及其他機械結構產(chǎn)生了磨損。另外，月球車(chē)行駛時(shí)，車(chē)輪下噴濺出的塵埃達到2米多高，也會(huì )影響到航天員執行任務(wù)。
“玉兔”更輕盈自主
與同類(lèi)的蘇聯(lián)無(wú)人月球車(chē)相比，中國“玉兔”更輕盈。
龐之浩表示，我國月球車(chē)有“小而精”的特點(diǎn)。它們長(cháng)1.5米、寬1米、高1.1米，僅重130多公斤，采用6輪主副搖臂懸架的移動(dòng)構形，可6輪獨立驅動(dòng)、4輪獨立轉向，具有爬20度坡、越20厘米高障礙的自主越障和避障能力，移動(dòng)速度最快為每小時(shí)200米。
2013年12月，玉兔號月球車(chē)離開(kāi)嫦娥三號的懷抱來(lái)到月面。它首次將測月雷達帶到了月球，還裝載了全景相機、紅外成像光譜儀、粒子激發(fā)X射線(xiàn)譜儀等設備。可是，行走了114米后，它的機構控制出現異常，悲劇了。從此它只能與嫦娥三號遙遙相望，卻動(dòng)彈不得。
2019年1月跟隨嫦娥四號落在月球背面的玉兔二號，雖然外形尺寸與玉兔號基本一樣，但更自主、更健壯。
玉兔二號效果圖
龐之浩說(shuō)，玉兔二號上改進(jìn)了各種走線(xiàn)的布局，采取了故障隔離設計，應付困難的能力更強。
同時(shí)，玉兔二號可以根據光照條件，自主休眠。自主喚醒后，也像玉兔號那樣需要地面幫助進(jìn)行系統設置，而能自主設置，進(jìn)入安全、穩定的工作狀態(tài)。通過(guò)軟件升級，它在在自主休眠、自主地應對光照的遮擋、自主避障能力等方面都有明顯提高，并能更好應對各種突發(fā)狀況。
跟此前所有月球車(chē)不同的是，玉兔二號是首次在月球背面進(jìn)行巡視探測。針對任務(wù)面臨的復雜地形條件、中繼通信新需求、科學(xué)目標的實(shí)際需要等因素，玉兔二號的運動(dòng)安全、能源供給、科學(xué)探測和測控通信等方面均有著(zhù)特殊設計。
未來(lái)月球車(chē)啥樣？
隨著(zhù)繼美蘇月球競賽后的第二輪探月高潮持續推進(jìn)，科學(xué)家對月球車(chē)的新構想也五花八門(mén)。
在載人月球車(chē)方面，美國曾為實(shí)施星座計劃重返月球，研制了密封式月球車(chē)。航天員坐在車(chē)里，可以不穿艙外航天服。但星座計劃后來(lái)被取消，這種月球車(chē)也不了了之。
國外專(zhuān)家還提出了多種載人月球車(chē)方案，包括月球摩托、火箭單座車(chē)、月球拖掛車(chē)、客貨兩用月球車(chē)、中型月球探險車(chē)等。但人類(lèi)尚未重新登月，這些方案暫時(shí)也沒(méi)有用武之地。
對于無(wú)人月球車(chē)，科學(xué)家的腦洞開(kāi)得更大。
龐之浩說(shuō)，從行走方式來(lái)看，目前已經(jīng)發(fā)射的7臺月球車(chē)都是采用輪式。包括近期發(fā)射計劃中，印度月船二號的月球車(chē)、日本女神二號的月球車(chē)也是如此。但輪式月球車(chē)越野能力不強，適應能力較差。有人提出過(guò)腿式巡視器方案，其適應能力最強，但效率很低。
因此，一些國家結合腿式和輪式各自的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始研制輪腿式月球車(chē)。其作業(yè)范圍大，具有優(yōu)越的越障避障能力，但結構與控制也十分復雜。
“隼鳥(niǎo)2號”在小行星上著(zhù)陸的想象圖
2018年9月21日，日本隼鳥(niǎo)2號把兩臺跳躍式著(zhù)陸探測器投放到龍宮小行星上。龐之浩認為，此技術(shù)也可以向月球車(chē)移植。
此外，科學(xué)家還提出過(guò)翻滾式、履帶式、蛇式、氣囊式、滑橇式、螺旋滾筒式等多種月球車(chē)類(lèi)型。
龐之浩說(shuō)，未來(lái)月球車(chē)將向工作時(shí)間更長(cháng)、行駛距離更遠、環(huán)境適應能力更強、機動(dòng)性更好等方向發(fā)展，還需具備質(zhì)量、尺寸最小化，成本更低，能有效利用和傳輸能源等特點(diǎn)。采用模塊化設計和國際合作方式，可以滿(mǎn)足更多需求。 【來(lái)源：《科技日報》2019-03-01 15:17 記者 付毅飛 】