國外月球車一瞥

人類對月球探測的科學內涵正在不斷擴展，它包括月球的科學、基于月球的科學和居于月球的科學三個方面。根據這樣的理念，未來的月球探索不僅要發射大量的軌道器對月球進行普查，還要進行更多的月面活動，對月球進行詳查。所以，用月面巡視探測器（或叫月球車）對月面某一區域進行探測十分重要。

1 車分兩類

月球車是進行月球表面探測的重要工具之一。按照探測方式月球車一般分為兩類：一類是無人駕駛的月球探測車，它由輪式底盤和儀器艙組成，載有多種科學探測設備，用太陽能電池和蓄電池聯合供電，它是靠地面遙控指令或自主控制在月面進行巡視探測，蘇聯在20世紀70年代發射的月球車-1、2屬于這類。另一類是有人駕駛的月球車，它主要作為航天員在月面活動的交通工具，用于擴大航天員的活動范圍和減少航天員的體力消耗，并隨時存放航天員收集的巖石和土壤標本，美國阿波羅-15、16、17載人登月的航天員曾使用這種類似電瓶車的月球車在月面活動，他們除科考和收集月巖樣品外，還用車上的攝像機和傳輸設備，向地球發回了航天員在月面的活動情景和離開月面時的情景。

至今，國外一共發射過5輛月球車，即用于在月面進行無人巡視探測的蘇聯月球車-1和2（分別由月球-17、21落月探測器釋放）和用于在月面運送航天員進行科學探測的美國3輛有人駕駛的月球車（分別由阿波羅-15、16和17載人登月飛船帶到月面）。

按走行方式，月球車還可分為輪式、腿式、蛇式、輪腿式、跳躍式、履帶式、滑撬式、氣囊式、履帶輪式和螺旋滾筒式等多種類型。不過，目前已使用的月球車都采用輪式，它又分為4輪式、6輪式、8輪式等。

2 漫游四方

無人月球車是一種在月面進行巡視探測的行走裝置，它需適應月球環境，攜帶科學探測儀器在月面進行巡視探測，并把探測數據傳送回地球。因此，無人月球車實際上就是一種能夠在月球移動并完成探測任務的機器人。其主要作用是：裝載科學探測儀器，并為這些儀器提供電源、溫控、測控等正常工作的條件；在月面行走并進行勘測；把所探測到的科學數據傳回地球。

蘇聯月球車-2模型

在技術上，月球車要能適應月球輻射強、低重力（月球重力是地球的1/6，月壤很松軟，行進效率會降低）、路況復雜（月面崎嶇不平，月球車的輪子既不能打滑，也不能翻車，并可前進、后退、轉彎、爬坡、取物、采樣和翻轉）、溫差很大（月球的1天溫度相差大約310℃）等不利條件，并具有自主工作能力（達到初級人工智能，例如，識別、爬越或繞過障礙物等）。

月球車可拍攝月面高分辨率圖像；勘查月球的物質和資源；研究月球的地形、地質和形態特征以及表面的輻射和環境；分析月面土壤的化學成分和物理力學性質；考察和收集月面的巖石樣品等。

國外專家還提出過不少載人月球車的方案，例如，月球摩托車、火箭單座車、月球拖掛車、月球軌道巴士、中型月球探險車、客貨兩用月球車、雙座多用途高性能小型月球車等，但都沒有投入實用。在美國小布什總統執政期間，美國為了重返月球，曾實施星座計劃，為此研制了密封式月球車，即航天員在該車內可以不穿登月服，但隨著星座計劃的取消，這種月球車也不了了之了。

3 巡視探測

1970年11月10日和1973年1月8日，蘇聯先后用質子號運載火箭發射了月球-17和21落月探測器。其著陸器質量約1080kg，著陸機構為4個腿式緩沖著陸架，攜帶了著陸雷達、姿態控制系統、推力可調的發動機系統、陀螺、探測溫度和輻射的儀器等。月球-17在月球雨海軟著陸，月球-21在月球默尼環形山軟著陸

月球-17和21落月探測器分別攜帶的月球車-1、2基本相同，都裝有8個輪子，長為2.13m，軸距為1.70m，車輪直徑為0.51m，寬度為0.20m，車輪動力范圍為0.1m，行駛速度為1～2km/h，可翻越30°的坡，電源采用太陽電池陣列+蓄電池，在月夜期間，通過釙-210放射性同位元素加熱器保溫。

其不同之處是：月球車-1的質量為756kg，裝有2副天線、4臺攝像機、月壤探測器、X射線光譜儀、X射線望遠鏡、宇宙射線探測器和激光設備等科學儀器，在月面行駛了10.5km，工作了10個月，后由于能源不足停止工作；月球車-2的質量為840kg，裝有3臺攝像機、月壤探測器、太陽X射線實驗儀器、天體光度測量計、磁力計、輻射計等科學儀器，在月面行駛了37km，工作了4個月，地面人員可通過月球車-2發回的圖像來指揮其在月面的行走。另外，相比月球車-1，月球車-2在結構上有所改進，運動速度有所提高，攝像性能有所改善，活動范圍大幅增加。

月球車-1拍攝了20000多張照片，對500個地點進行了土壤物理測試，對25個地點進行了土壤化學分析，總考察面積接近80000m2。此外，它還收集了大量月面輻射數據。月球車-2拍攝了發回86張全景照片、80000多張電視圖片。

4 交通工具

1971年7月-1972年12月，美國先后發射了阿波羅-15、16、17載人登月飛船，它們各自裝有一輛折疊式載人月球車，并且基本相同，均可在月面低重力、真空環境中行駛，從而擴大了航天員的艙外活動范圍。每輛“阿波羅”月球車質量約210kg，長3m，軸距2.3m，高1.1m，有4個輪子（每個輪子各由1臺發動機驅動，靠蓄電池提供動力，輪胎在－100℃低溫下仍可保持彈性），電源采用銀鋅氫氧化鉀一次性電池，行駛速度為10～12km/h，能攜帶約490kg的有效載荷。車上裝有2個并排的可折疊座位，每個座位有可調節的踏板和安全帶。車前端桅桿上裝有大型網狀碟型天線。航天員通過位于2個座位之間的T形手動控制器來控制漫游車。手柄前部有一個控制與顯示模塊，顯示當前的速度、方向、電源和溫度情況。其最高時速可達16km，航天員坐在里面駕駛著它在月球表面巡游，以車代步，爬越障礙，翻越溝壑，對山脈、峽谷和火山口進行了考察，并把激動人心的彩色圖像傳回地面。

阿波羅-15的月球車總共行駛了27.76km，總時間為3h2min，最長單次行駛距離為12.47km，離開登月艙的最長距離為5km，收集了約77kg月球樣品；阿波羅-16的月球車總共行駛了26.55km，總時間為3h26min，最長單次行駛距離為11.59km，離開登月艙的最長距離為4.5km，收集了約96kg月球樣品；阿波羅-17的月球車總共行駛了35.89km，總時間為4h26min，最長單次行駛距離為20.12km，離開登月艙的最長距離為7.6km，收集了111kg月球樣品。其中在阿波羅-17任務中，由于月球車和航天服的可靠性增加，緩解了月球車行駛距離的局限，所以航天員駕駛月球車行駛的距離最長。

尤金·塞爾南駕駛著阿波羅-17的月球車

蘇聯月球車-1的輪子特寫

航天員使用月球車時會受到微粒非常細小的月球塵埃影響。月球塵埃會使軸承、齒輪和密封的其他機械結構產生磨損。另外,在月球車行駛時，從車輪下噴濺出來的塵埃數量巨大高度超過2m，對航天員執行巡視任務產生了一定影響。

5 未來前景

月球巡視探測器可采用腿式、輪式和履帶式，其中輪式具有運動速度快的優點，效率最高，所以已發射的5個月球巡視探測器都為輪式，但輪式越野性能不太強，適應能力最差；而腿式月球巡視探測器的適應能力最強，但其效率最低。隨著月球車逐漸采用6輪搖臂-轉向架式懸掛系統底盤結構，使輪式月球車的越野能力大大增強，能與腿式月球機器人相媲美。

此外，結合腿式和輪式漫游車的優點，一些國家也在研制輪腿式月球車。它融合了腿式的地形適應能力和輪式高速高效的優點，作業范圍大，同時具有優越的越障避障能力，對復雜月球表面環境適應性強，但缺點是結構與控制復雜。

未來的月球車將朝著在月面工作更長的時間、行駛更長的距離、適應更復雜的環境等方面發展，并具有質量和尺寸最小化、有效地利用和傳輸能源、機動能力更強、航天員安全更高、應用范圍更廣、成本更低等特點。為此，需采用模塊化設計和國際合作，以滿足多種需求。