“玉兔”与国外同行有何不同未来月球车可能是这样
“玉兔”与国外“同行”们有何不同？未来月球车可能是这样的……
科技日报记者 付毅飞
2月28日10时51分，玉兔二号月球车从休眠中醒来，目前已经按计划开始了第三月昼的工作。
全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩向科技日报记者介绍，迄今为止，全世界共发射了7台月球车，包括无人驾驶和有人驾驶两种。
我国的嫦娥三号、四号探测器，分别释放了玉兔号和玉兔二号月球车。均为无人驾驶。与国外“同行”相比，它们身材玲珑，体重也更轻。此外还有哪些区别？咱们来盘点盘点。
无人月球车对环境适应力要求高
1970年11月10日，苏联发射月球17号探测器。它在雨海地区软着陆，释放了一台无人驾驶月球车——月球车一号。
苏联月球车1号
庞之浩说，无人月球车要携带科学探测仪器在月面巡视探测，并把探测数据传送回地球，相当于是一种能够在月球移动并完成探测任务的机器人。完成任务的前提，是它先要能适应月球的环境。
众所周知，月球环境十分恶劣。除了昼夜温差超过300摄氏度、辐射强，对于月球车而言，低重力和松软的月壤会降低行进效率，崎岖不平的地面也会带来不少麻烦。这对它们适应月球环境的能力提出了很高要求。此外，无人月球车还需具备一定自主工作能力，能识别、爬越或绕过障碍物。
月球车一号长2.13米，重756公斤，有8个轮子，每小时能行驶1至2公里，可以爬上30度的坡。它在月面行驶了10.5公里，利用4台摄像机，以及月壤探测器、X射线光谱仪、X射线望远镜、宇宙射线探测器和激光设备等科学仪器工作了10个月，然后能源不足，“退休”了。
1973年1月8日，苏联的月球21号探测器发射，落在默尼环形山，并带去了月球车二号。它的外形与月球车一号基本相同，但重了80多公斤，而且在结构上得到了改进，移动速度有所提高，摄像性能更好，活动范围也大幅增加。月球车二号在月面工作了4个月，行驶了37公里。
载人月球车会受月尘影响
1971年7月至1972年12月，美国发射了阿波罗十五号、十六号和十七号载人飞船，它们各装有一辆折叠式载人月球车，以扩大航天员的舱外活动范围。
阿波罗15号月球车
这三台月球车基本相同，都是长3米，重约210公斤，4个车轮各由一台发动机驱动，最高时速可达16千米，能携带约490公斤的有效载荷。每台车上装有2个并排的可折叠座位，航天员可以通过座位间的T形控制器来驾驶。
借助这些月球车，航天员在月面四处巡游，对山脉、峡谷和火山口进行了考察，并一共收集了280多千克月球样品。尤其在阿波罗17号任务中，由于月球车和航天服的可靠性增加，打破了以往一些局限，因此这台月球车创下了总行驶距离35.89公里、最长单次行驶距离20.12公里、离登月舱最远距离7.6公里的成绩。
不过，相比地面上的车辆，载人月球车也会遭受月面环境的各种考验。庞之浩说，阿波罗月球车就会受到细微月球尘埃的影响，这些尘埃使月球车的轴承、齿轮以及其他机械结构产生了磨损。另外，月球车行驶时，车轮下喷溅出的尘埃达到2米多高，也会影响到航天员执行任务。
“玉兔”更轻盈自主
与同类的苏联无人月球车相比，中国“玉兔”更轻盈。
庞之浩表示，我国月球车有“小而精”的特点。它们长1.5米、宽1米、高1.1米，仅重130多公斤，采用6轮主副摇臂悬架的移动构形，可6轮独立驱动、4轮独立转向，具有爬20度坡、越20厘米高障碍的自主越障和避障能力，移动速度最快为每小时200米。
2013年12月，玉兔号月球车离开嫦娥三号的怀抱来到月面。它首次将测月雷达带到了月球，还装载了全景相机、红外成像光谱仪、粒子激发X射线谱仪等设备。可是，行走了114米后，它的机构控制出现异常，悲剧了。从此它只能与嫦娥三号遥遥相望，却动弹不得。
2019年1月跟随嫦娥四号落在月球背面的玉兔二号，虽然外形尺寸与玉兔号基本一样，但更自主、更健壮。
玉兔二号效果图
庞之浩说，玉兔二号上改进了各种走线的布局，采取了故障隔离设计，应付困难的能力更强。
同时，玉兔二号可以根据光照条件，自主休眠。自主唤醒后，也像玉兔号那样需要地面帮助进行系统设置，而能自主设置，进入安全、稳定的工作状态。通过软件升级，它在在自主休眠、自主地应对光照的遮挡、自主避障能力等方面都有明显提高，并能更好应对各种突发状况。
跟此前所有月球车不同的是，玉兔二号是首次在月球背面进行巡视探测。针对任务面临的复杂地形条件、中继通信新需求、科学目标的实际需要等因素，玉兔二号的运动安全、能源供给、科学探测和测控通信等方面均有着特殊设计。
未来月球车啥样？
随着继美苏月球竞赛后的第二轮探月高潮持续推进，科学家对月球车的新构想也五花八门。
在载人月球车方面，美国曾为实施星座计划重返月球，研制了密封式月球车。航天员坐在车里，可以不穿舱外航天服。但星座计划后来被取消，这种月球车也不了了之。
国外专家还提出了多种载人月球车方案，包括月球摩托、火箭单座车、月球拖挂车、客货两用月球车、中型月球探险车等。但人类尚未重新登月，这些方案暂时也没有用武之地。
对于无人月球车，科学家的脑洞开得更大。
庞之浩说，从行走方式来看，目前已经发射的7台月球车都是采用轮式。包括近期发射计划中，印度月船二号的月球车、日本女神二号的月球车也是如此。但轮式月球车越野能力不强，适应能力较差。有人提出过腿式巡视器方案，其适应能力最强，但效率很低。
因此，一些国家结合腿式和轮式各自的优点，开始研制轮腿式月球车。其作业范围大，具有优越的越障避障能力，但结构与控制也十分复杂。
“隼鸟2号”在小行星上着陆的想象图
2018年9月21日，日本隼鸟2号把两台跳跃式着陆探测器投放到龙宫小行星上。庞之浩认为，此技术也可以向月球车移植。
此外，科学家还提出过翻滚式、履带式、蛇式、气囊式、滑橇式、螺旋滚筒式等多种月球车类型。
庞之浩说，未来月球车将向工作时间更长、行驶距离更远、环境适应能力更强、机动性更好等方向发展，还需具备质量、尺寸最小化，成本更低，能有效利用和传输能源等特点。采用模块化设计和国际合作方式，可以满足更多需求。
来源：科技日报
