由上海航天局聯(lián)合國內(nèi)數(shù)十家科研機(jī)構(gòu)共同研制的月面巡視探測器通常被稱為“月球車”

3月31日，我國自行研制的兩款月面巡視探測器（通稱月球車），首度在上海第三屆中英空間科技合作研討會(huì)上公開亮相。這個(gè)長得像小鴕鳥一樣的小家伙究竟將如何在陌生而兇險(xiǎn)的月球上保證自己的衣食住行？已經(jīng)能在沙石中行進(jìn)自如的月球車能否適應(yīng)真正的月球環(huán)境？又有哪些難關(guān)等著科研人員們繼續(xù)攻克？帶著這些問題，筆者采訪了國家天文臺(tái)和中國科學(xué)院力學(xué)所的相關(guān)專家。

———月球車———

出現(xiàn)在筆者面前的月球車，金黃的外殼上聳立著一根細(xì)長的“脖子”，平平展開的太陽能帆板像是一雙寬大的飛翼，而在“脖子”上方，攝像機(jī)鏡頭明亮地反著光，于是遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，月球車很像一只顧盼靈活的小鴕鳥。

身軀巨大的鴕鳥能在環(huán)境惡劣的沙漠中來去自如，這一點(diǎn)一向讓人嘖嘖稱奇。然而與月球車相比，它的能耐不過是“小巫見大巫”。在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場，這輛高1．5米、長1．2米、寬0．8米的月球車，在細(xì)沙中爬坡、越障，都不在話下；當(dāng)遇到超過30度的斜坡、高于25厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑時(shí)，它更是聰明地懂得選擇繞行。

然而，有關(guān)專家表示，此次亮相的兩款“月球車”還只是原理樣機(jī)，要成為真正意義上的“月球車”，下一步還需攻克一些關(guān)鍵技術(shù)，如在極端溫差以及相當(dāng)于地球1/6重力環(huán)境下的生存適應(yīng)、月夜期間能源供應(yīng)、視覺導(dǎo)航等。

———種種疑問———

疑問一：衣———如何防輻射防塵？

因?yàn)槿狈Υ髿猓顷懞蟮脑虑蜍噷⑼耆┞对诙喾N宇宙射線下，強(qiáng)烈的電磁輻射可能破壞電子遙控系統(tǒng)，這對接收系統(tǒng)的最大接收功率提出了相當(dāng)高的要求。

另外，月球的表面覆蓋著一層厚度不一的月壤，有些地方厚達(dá)5到6米。微塵對儀器設(shè)備的磨損很有可能影響儀器的工作效率與數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確程度。

難點(diǎn)一：月球輻射環(huán)境在地球上很難得到完全真實(shí)的模擬。

國家天文臺(tái)科研人員黎耕指出，月球每天都會(huì)直接面對超新星與太陽風(fēng)暴等大量宇宙射線，而當(dāng)宇宙射線擊中月球表面時(shí)，會(huì)引發(fā)微型的核反應(yīng)，其結(jié)果就是月球表面也產(chǎn)生大批危險(xiǎn)的次級(jí)輻射。換句話說，月球車等于處在宇宙輻射的“天羅地網(wǎng)”之中，這增加了月球環(huán)境的還原難度。

難點(diǎn)二：如何在微重力狀況下減少微塵對儀器設(shè)備的磨損。

由于太陽紫外線輻照的影響，月壤細(xì)粒會(huì)周期性的升起，而月球重力僅為地球的1/6，月球車行走時(shí)更容易帶起大量月壤細(xì)粒，進(jìn)入甚至覆蓋月球車所載儀器設(shè)備。

為此，美國田納西大學(xué)的科學(xué)家們提出利用磁場制作月球空氣過濾器的設(shè)想。利用多個(gè)永久磁鐵產(chǎn)生一個(gè)巨大的磁場，以吸附空氣中的月球塵埃微粒。而關(guān)掉過濾器，就能把塵土擦掉。專家認(rèn)為這為我國月球車的研制提供了一些新的思路。

疑問二：食———如何抗餓14天？

月球自轉(zhuǎn)一周是28天，因此月球上的一個(gè)夜晚相當(dāng)于地球上的14天。這意味著長達(dá)半個(gè)月的時(shí)間里，月球車無法指望太陽能供電，它究竟要怎樣開源節(jié)流，才能熬過漫長黑夜？

突破一：同位素?zé)嵩丛黾幽茉垂┙o量。

我國新研制的月球車將借助同位素?zé)嵩矗ＷC月球車在月夜中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。專家指出，這將大大縮小蓄電池的體積，有利于增加單位體積下月球車的能源供給量，幫助其儲(chǔ)備足夠的冬糧。

為了說明同位素?zé)嵩丛诳s小蓄電池體積上的優(yōu)勢，科研人員以某種利用同位素衰變原理發(fā)明的核電池為例，其重量僅為160克，體積僅為18立方毫米，如果換用產(chǎn)生同樣功率的化學(xué)電池，則重量幾乎與成人的體重一樣。

突破二：月球車在夜晚“縮骨”保溫。

據(jù)上海航天局專家透露，為了盡可能多地吸收太陽能轉(zhuǎn)化為能量，日間月球車會(huì)伸展雙翼盡量擴(kuò)大自己與外界的接觸面積，但到了寒冷的夜晚，過大的接觸面積同樣會(huì)加快月球車的熱量損失，因此，夜晚的月球車將會(huì)跟小動(dòng)物睡覺一樣縮成一團(tuán)，將接觸面積減到最小。

疑問三：住———如何適應(yīng)冰火兩重天？

由于月球沒有大氣層，溫度的變化全由陽光直接決定，所以日間最高溫度可達(dá)150℃，而夜間則會(huì)降至零下180℃，晝夜溫差高達(dá)330℃；而且因?yàn)樵氯赖臒釋?dǎo)率極低，即使在日間，只要月球車的一個(gè)部件處在陰影下，陰影中與陰影外的溫差同樣高達(dá)300℃，是一個(gè)徹底的“冰火兩重天”。

難點(diǎn)：巨大溫差對月球車材料提出苛刻要求。

由于月球的巨大溫差，月球車材料必須保證自身的工作溫度橫跨300℃。這是月球車下一步研制工作的重點(diǎn)攻關(guān)對象之一。參與研制的科研人員尤其指出，過大的溫差會(huì)使橡膠迅速老化，因此月球車輪胎將使用特殊材料，克服溫差。

疑問四：行———如何在月球上學(xué)走路？

地月之間38萬公里的距離，使得月球車接收地面指示需要3秒鐘時(shí)間，因此月球車在月球上走路，第一就是要學(xué)會(huì)認(rèn)路。而月球表面崎嶇不平，除了各種山坡，還有大大小小的石塊兒與隕石坑，這要求月球車還需有一雙好腳力。

突破一：采用新型視覺系統(tǒng)。

此次展出的月球車，擁有3雙眼睛，其前、后和頂端，各有一架雙目立體相機(jī)。其中，位于車頂端的全局導(dǎo)航相機(jī)可以360度旋轉(zhuǎn)。據(jù)專家介紹，這三雙“眼睛”能觀察到前方3米以內(nèi)的地貌，進(jìn)而自己編輯地圖確定行進(jìn)路線。而當(dāng)前方遇到大于30度的斜坡、高于25厘米的石頭、直徑2米以上的月面撞擊坑時(shí)，“眼睛”會(huì)在3米之外發(fā)出預(yù)警，指示月球車緊急繞行。

突破二：采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的“六輪搖臂式”行走系統(tǒng)。

此次在上海展出的無人月球車，針對月球的復(fù)雜地貌，采用了獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的“六輪搖臂式”行走系統(tǒng)。中國科學(xué)院力學(xué)所科研人員劉兆解釋道，月球車的每個(gè)輪子都有自己獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使得它們可以自行調(diào)整高度，就仿佛人的各個(gè)關(guān)節(jié)，既可以互相協(xié)助，又可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，“是一位名副其實(shí)的‘爬行高手’”。

難點(diǎn)：重力對月球車行走的制約。

月球重力僅為地球的1/6，這使得月球表面的土壤遠(yuǎn)比地球上松軟，月球車的行進(jìn)效率會(huì)降低。而低重力導(dǎo)致的摩擦系數(shù)降低，使得月球上的行走遠(yuǎn)比地球上容易打滑，這對月球車的控制系統(tǒng)提出了更高的要求。如何在微重力的環(huán)境下保證動(dòng)作的準(zhǔn)確度、提高月球車的行進(jìn)效率，是科研人員下一步的工作重點(diǎn)之一。

原始新聞

中國自行研制的兩款月面巡視探測器，3月31日在上海宇航系統(tǒng)工程研究所亮相。

月面巡視探測器通常被稱為月球車，是中國“繞、落、回”“三步走”探月工程中，實(shí)現(xiàn)第二步“落”的重要部分。

此次展示的兩款月球車，型號(hào)分別為MR－2和MR－3，是由上海航天局牽頭，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、沈陽自動(dòng)化研究所、國防科技大學(xué)等數(shù)十家單位聯(lián)合研制的。

有關(guān)專家表示，此次亮相的兩款月球車還只是原理樣機(jī)，要成為真正意義上的“月球車”，下一步還需攻克一些關(guān)鍵技術(shù)，如在極端溫差以及相當(dāng)于地球六分之一重力環(huán)境下的生存適應(yīng)、月夜期間能源供應(yīng)、視覺導(dǎo)航等。（周瓊）