载人月球车

用于月面的重要研究媒介和探测工具

载人月球车,是用于月面的重要研究媒介和探测工具,可以更高效地搭载宇航员到达距离登月舱较远的地方,更有效地完成多种探测任务。当前实施月球探测计划的国家和组织都在根据自己的载人月球探测计划,纷纷投入巨资,研制各种月球车。作为一种适于在月面上行驶的特殊电动车辆,其研究进展的快慢、功能的完善程度与性能的优劣,将直接关系到整个月球探测及行星探测的进程。

发展历史
1971年7月31日,阿波罗15号航天员戴维斯·R·斯科特和詹姆斯·B·欧文进行了人类首次月球车行驶,他们驾驶着4轮月球车,在崎岖不平的月球表面上,越过陨石坑和砾石行驶了数千米。斯科特和欧文成为第一个在月球上驾车行驶的人。
20世纪90年代以来,第二次探月高潮逐渐形成,美国俄罗斯欧洲空间局中国日本印度等国家和组织相继制定了自己的月球探测讨论计划。与初期的月球探测相比较,重返月球、建立月球基地的科学目标更加明确。
2004年,美国NASA宣布的重返月球计划更是让这次热潮再次升温,计划于2018年前进行月球着陆器、战神5运载火箭和地球飞离级的研制,2024年前进行月球表面系统的研制,开展称为“月球前哨”的概念性月面体系的研究,通信、居住地、用于载人与科学研究的月球车以及原位资源利用等。俄罗斯航天工业巨头“能源”火箭航天集团公布了《俄罗斯未来 25 年载人航天 发展计划方案》-在2015年派载人飞船登陆月球执行任务,在月球上建立一个拥有核能工厂和设备,并 可以提炼出氦-3的永久性基地。2008 年,俄罗斯 已经开始“月球-全球”( Luna-Glob) 1轨道器B阶段设计工作。同年,针对欧空局提出的“太空探 索基本构想”,欧洲工业界提出了有关月球着陆器 及其运载火箭的各种方案。欧空局正在论证 “月球下一步”( Moon Next)着陆器。1996年,日本提出了建造永久月球基地的计划,预计投资260多亿美元,在之后的30年之内建成月球基地
2024年,日本航天机构开启了对未来载人月球车“月球巡洋舰”的新一轮宣传。同时,美国宇航局选定3家公司竞标“阿尔忒弥斯计划”的载人月球车。
2024年10月29日上午,神舟十九号载人飞行任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心召开。发言人介绍,锚定2030年前实现中国人登陆月球的目标,工程全线正在全面推进各项研制建设工作。长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器、登月航天服、载人月球车等正按计划开展初样产品生产和相关地面试验,先后完成了飞船综合空投、着陆器两舱分离、火箭芯一级三机动力系统试车、YF-75E氢氧发动机高空模拟试车等大型试验,保障上述生产试验的一批地面设施设备已建成并投入使用。载人前的飞行试验和首次载人登月任务的科学研究目标和配套载荷总体方案基本确定,发射场、测控通信、着陆场等地面系统正紧张有序地开展研制建设。
设计理念
载人月球车的设计理念有很多,可按特定任务来设计,也可依据月球车所能完成的功能来设计。计划不断在变化,设计理念也不断在改变。但大体上可归结为两大类:无可增压装置巡视月球车、有可增压装置月球车。短时距的探测,宇航员可穿着宇航服完成任务;但一长时距的探测,宇航员就需要一个有一定压力的船舱,相当于一个可移动的居住舱,在舱内宇航员不必穿着宇航服就可以进行操作。
主要分类
载人月球车可以分为3类:无加压型、加压型和应急型。
能源系统
太阳能
太阳能作为载人月球车的能源系统并不理想,载人月球车耗能相对较大,太阳能帆板体积相应增大。而且由于月表的巨大昼夜温差及天黑夜期,使得要利用太阳能作为能源系统,需要附加设计以满足能耗损要求。
一次性及可充电电池
一次性电池仅用于单一短时探测任务中。可充电电池从长远来看是较好的选择,只是它们要依赖于着陆器或月球基地来进行充电。
同位素能源系统由放射性同位元素提供电源(RPS),这种电源有几个好处,能够持续14个夜晚,较长的寿命,较高的可靠性能及紧凑的尺寸。下一代的即S设计包括多任务放射性同位元素热力发电机和斯特灵放射性同位元素发电机每个都能产生110W的电力。但辐射问题值得关注,有报告分析称当挂车联结后,辐射在安全范围内。
燃料电池
燃料电池可用一于月球基地建设。它的优点在于可靠和高效。大多数有可增压装置的载人月球车都采用这种能源系统。
国内发展
2014年4月10日,第十一届重庆高交会暨第七届国际军博会,在重庆国际会展中心开幕。一辆看着有点像敞篷越野的酷车出现在高交会深空探测中心展区。这就是首次公开亮相的载人月球车。
该载人月球车由27所985重点高校组成的教育部深空探测联合研究中心共同研发,重庆大学承担了主要的研发工作。
研发过程
载人月球车刚拆封放置好,工人们就忙着用河沙布置现场。“我们在模拟一个月球表面。”重庆大学教授、博导、教育部深空探测联合研究中心副总设计师詹涵菁说。“
这只是一个雏形,还没有完成设计。”詹涵菁是这台载人月球车的设计者之一。月球车从2013年底开始研发,已经完成了结构和力学设计,接下来还有真空实验和热控实验等一系列研发过程。
这辆载人月球车预计在2015年年底完成概念性预研发,之后还有一系列的研发工作。
外形结构
外形
月球车的大小和越野车相似,可最多承载两人,还可携带多种设备。乍一看,这辆月球车有些“简陋”,只有一副铁架子。实际上这些架子都是高科技材料,质量轻,强度高。这么大一辆车怎样装进火箭里呢?詹涵菁说,整辆车将设计折叠和展开功能,方便运载。
轮胎
为了防止泄密,月球车的部分零件没有展示,轮胎就是其中之一。
詹涵菁透露说,这辆车的轮胎也融合了众多高科技,轮胎的外型和材质都还在进一步改进中。
与美国的“阿波罗号”采用的“双A字”架悬挂系统不同,这辆载人月球车采用了更先进的前后驱动桥非独立悬挂系统,越野性能超强,可以在月球上“无障碍”行驶。
征集方案
2023年5月29日,中国载人航天工程办公室官微发布关于征集载人月球车研制方案的公告,为吸纳社会优质力量参与载人月球车研制,探索与任务实施相适应的商业化研制模式,进一步提升工程效益,现面向全社会发布公告,征集载人月球车研制方案。后续将根据方案征集情况,组织择优并选取优势团队开展样车研制。根据载人月球车研制主要要求,论证提出载人月球车总体研制方案建议,具体方案内容应包括任务需求论证、总体方案设计、主要关键技术、安全性可靠性设计、研制流程、质量进度保障以及商业模式、经费需求等。
2023年10月25日消息,中国载人航天官方发布载人月球车研制新进展,共40多家单位组成14个联合团队提交了载人月球车研制方案。经过形式审查,共有中国航天科技集团五院、八院、航天科工智能机器人有限公司等牵头提交的11份方案进入专家评审环节。经中国载人航天工程办公室组织专家对11份方案从先进性、工程可行性、研制基础等方面进行了认真审查评估,最终两份方案被选中。它们分别是:1、中国航天科技集团八院牵头联合中国一汽、北方车辆研究所、北京理工大学、惠州亿纬锂能团队;2、中国航天科技集团五院牵头联合广汽集团、香港理工大学团队。这两份方案具有明显优势,获得工程支持,进入方案详细设计阶段。
2024年10月29日,神舟十九号载人飞行任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心召开。发言人介绍,载人月球车方案征集经过两轮择优,最终航天科技集团有限公司上海航天技术研究院和空间技术研究院团队分获前两名,两者在创新性和先进性上各具特色,都获得了月球车初样研制合同,并行开展研制。载人月球车已按计划开展初样产品生产和相关地面实验。后续,将在初样研制结束时开展比测,最终决定中国首次载人登月任务的月球车研制团队。
2024年10月,载人月球探测工程登月阶段任务已全面启动实施,各项研制建设工作正在加紧推进,为汇聚社会智慧,中国载人航天工程办公室现启动载人月球车征名活动。所有热爱中国载人航天事业的自然人、法人及组织均可参与。
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