國外月球車一瞥

人類對月球探測的科學內(nèi)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(jù)這樣的理念，未來的月球探索不僅要發(fā)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(qū)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(shè)備，用太陽能電池和蓄電池聯(lián)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(lián)在20世紀70年代發(fā)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(shè)備，向地球發(fā)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(fā)射過5輛月球車，即用于在月面進行無人巡視探測的蘇聯(lián)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(yīng)月球環(huán)境，攜帶科學探測儀器在月面進行巡視探測，并把探測數(shù)據(jù)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(wù)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(shù)據(jù)傳回地球。

蘇聯(lián)月球車-2模型

在技術(shù)上，月球車要能適應(yīng)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(zhuǎn)彎、爬坡、取物、采樣和翻轉(zhuǎn)）、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(zhì)和資源；研究月球的地形、地質(zhì)和形態(tài)特征以及表面的輻射和環(huán)境；分析月面土壤的化學成分和物理力學性質(zhì)；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(tǒng)執(zhí)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(nèi)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(lián)先后用質(zhì)子號運載火箭發(fā)射了月球-17和21落月探測器。其著陸器質(zhì)量約1080kg，著陸機構(gòu)為4個腿式緩沖著陸架，攜帶了著陸雷達、姿態(tài)控制系統(tǒng)、推力可調(diào)的發(fā)動機系統(tǒng)、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(huán)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(zhì)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(shè)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(zhì)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(fā)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)。月球車-2拍攝了發(fā)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(fā)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(huán)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(zhì)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(fā)動機驅(qū)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(diào)節(jié)的踏板和安全帶。車前端桅桿上裝有大型網(wǎng)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(wù)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(lián)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生磨損。另外,在月球車行駛時，從車輪下噴濺出來的塵埃數(shù)量巨大高度超過2m，對航天員執(zhí)行巡視任務(wù)產(chǎn)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(yōu)點，效率最高，所以已發(fā)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(yīng)能力最差；而腿式月球巡視探測器的適應(yīng)能力最強，但其效率最低。隨著月球車逐漸采用6輪搖臂-轉(zhuǎn)向架式懸掛系統(tǒng)底盤結(jié)構(gòu)，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(jié)合腿式和輪式漫游車的優(yōu)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(yīng)能力和輪式高速高效的優(yōu)點，作業(yè)范圍大，同時具有優(yōu)越的越障避障能力，對復雜月球表面環(huán)境適應(yīng)性強，但缺點是結(jié)構(gòu)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(yīng)更復雜的環(huán)境等方面發(fā)展，并具有質(zhì)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(yīng)用范圍更廣、成本更低等特點。為此，需采用模塊化設(shè)計和國際合作，以滿足多種需求。