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研究种类：Space Exploration，Moon Rover

原文作者:   Sam Zlotnik

创作者：Heyyawn@DAOrayaki.org

审核者：Skyone@DAOrayaki.org

原文:  These Five Innovative Rovers Will Soon Explore the Moon

在接下来的几年里，新的漫游车将探索比以往更多的月球表面。美国宇航局打算利用阿尔忒弥斯计划[1]在 50 年内，首次将人类送上月球，为建造永久性月球基地[2]做准备。但在任何宇航员踏上月球之前，一系列跨国机器人将在月球土壤上迈出第一步，或第一次滚动。

在 20 世纪 70 年代初，美国和苏联都向月球派遣了漫游车。但是从那以后，只有两个新的漫游车成功探索了月球表面。2013年，中国的漫游车“玉兔号[3]”登陆月球。2019年，“玉兔 2 号[4]”登陆月球，至今仍在月球上[5]。

美国宇航局 Ames 研究中心的机器人专家 Terry Fong[6] 说，这一轮新的月球车在大小和技术能力上差别很大，部分原因是它们各自探索月球的位置不同。每个月球车都有独特的能力，以应对在月球目的地所面临的不同挑战。他补充说：“月球上的环境因所到之处的不同，而大不相同。”

许多任务将专注于月球土壤，或表岩屑。一些漫游车将标志着他们各自国家对月球探索的首次尝试。在未来三年，按照计划将有十几个月球车任务，我们对这些项目进行了筛选，并对专家进行了调查，与大家分享其中五个最引人注目的项目的详细信息。

1. 高尔夫球车大小的漫游车将寻找地下冰层

挥发性物质勘测极地漫游车（Volatiles Investigating Polar Exploration Rover，或简称为 VIPER[7]）是美国宇航局的阿尔忒弥斯计划的关键组成部分。这个 8 英尺高的漫游车计划在 2024 年[8]耗费 100 个地球日探索月球的南极，以研究月球表面下的水[9]。

VIPER 将协助科学家确定极地水的分布，以及它是否可以用于未来的载人探险。为了执行这项任务，漫游车将携带几个科学仪器[10]，包括一个用于探测表岩屑和冰的钻头以及多个可以探测水中氢原子的光谱仪。

两极的部分地区永远处于阴影中，使其成为月球上最冷的地方。其温度可降至零下 400 华氏度[11]以下。而在阳光下，VIPER 将不得不经受高达 500 华氏度的温度[12]。VIPER 能够穿越具有挑战性的表面纹理和障碍物，否则这些阻碍可能会对其所有敏感的科学设备造成干扰。漫游车的轮子可以向各个方向旋转，使它能够平稳地侧向行驶、斜向行驶或绕圈旋转。每个轮子还可以独立地向上抬起，以便从沙质土壤中脱困。

由于月球和地球之间的距离相对较短，VIPER 的行动将由地球上的人类工程师持续控制。与火星车不同，火星车通常每天只交换一次命令和数据，而 VIPER 的驾驶员将实时指挥漫游车。正如 Fong 所说，VIPER“将以一种与过去 NASA 火星车任务截然不同的方式运行”。

2. 一个“蜂巢”将发射微型机器人来研究月尘

虽然大多数月球车都采用标准的汽车式设计，但墨西哥首次登月的太空任务 Colmena[13] 却突破了这一限制。Colmena，即西班牙语中的“蜂巢”，是一个小型弹射器，与一个圆柱形容器相连，容器内装有五个微型自主机器人。登陆月球后，将打开容器的盖子，弹射器[14]将把它的机器人工蜂发射到月球表面的 30 英尺处。这些昆虫大小[15]的漫游车，不到一英寸高，每个重量接近两盎司，形状像扁平的环形，环绕着两个轮子和一块太阳能电池板。发射到月球表面后，这些漫游车将测试其自主导航和分组的能力，然后执行研究月球表面的主要科学任务。

Colmena 由墨西哥国立自治大学的空间仪器实验室[16]建造，将于今年晚些时候搭乘美国太空公司 Astrobotic[17] 制造的月球着陆器[18]前往月球的 Lacus Mortis[19]（或称为“死亡之湖”）。

Colmena 的小型漫游车不是像大型漫游车那样在紧凑的表面上行驶，而是将穿越类似流体的蓬松的浮尘层，这将使他们能够研究带静电碎片的特性。他们将测量月球表面上方颗粒的大小和磁波动，在那里的浮尘与来自太阳风的等离子体混合。漫游车的发现将有助于科学家为未来的小型化机器人探索做准备。

3. 充满活力的二人组将帮助揭开月球漩涡磁场的神秘面纱

“月球顶点号（Lunar Vertex）[20]”任务的主要目标是揭开月球漩涡[21]的秘密，月球漩涡指的是通过普通望远镜就可以看到的月球表面弯曲的明暗形状。

由 Johns Hopkins 应用物理实验室[22]运营的 Lunar Vertex 包括一个漫游车和一个着陆器，它们将于 2024 年[23]在 Reiner Gamma 区域[24]执行任务，该区域具有最著名的月球漩涡。

科学家们对月球漩涡提出了多种解释，“月球顶点号”项目的首席调查员 David Blewett[25] 希望他们收集的数据能够帮助确定哪种解释是正确的。Blewett 说：“关于它们是如何形成的，有几种假设，它们都对表面结构和颗粒大小做出了预测。”

月球车上配备了一个多光谱显微镜，以测量月尘。根据颗粒的粗细、亮度及其他特征，科学家们可以确定不同月球漩涡起源说法的可靠性。

着陆器和漫游车都有用于测量月球漩涡磁场[26]的仪器。Blewett 解释说：“今天的月球不像地球那样具有全球磁场。”但是在一些区域，例如月球漩涡，是被磁化的。这项任务将首次对这些磁异常现象进行实地调查[27]。收集到的数据有助于揭示异常现象的来源，并解释为什么它们与月球漩涡同时出现。

“月球顶点号”的预计工作时间将只有 13 个地球日，即月球日出和日落之间的时间，它将环绕 Reiner Gamma 探索并收集尽可能多的数据。如果一切顺利，这个小型漫游车将帮助我们了解月球最美丽和最神秘的特征。

4. 可变形的漫游车可能为载人月球车铺平道路

月球着陆器和火箭的空间有限，以执行所有可能的任务，因此科学家们的首要事项是制造能够四处移动和高效收集数据的小型轻型月球车。日本宇宙航空研究开发机构[28]（JAXA）在对漫游车小型化的过程中表现出色。JAXA 与 Doshisha 大学、索尼和玩具公司 Tomy 的合作下，开发了一种重量仅半磅多的小型漫游车[29]，并且能够变换成不同的形状。JAXA 的一位代表在电子邮件写道：“日本玩具制造商在可变形玩具中所使用的变形机制和技术整合到了我们的月球机器人中，这使得它在运输到月球表面的过程中能更节约空间。”

在飞往月球的过程中，小型漫游器将保持大致的球形，直径只有 3 英寸。但是一旦它到达月球表面，它将会水平地分裂开来，改变形状，露出中央的摄像头，两侧是两个坚固的车轮和一条尾巴。在这种扩展状态下，漫游车可以在月球表面柔软不平的地形上移动。

JAXA 的漫游车将在今年晚些时候由日本航天公司 ispace[30] 制造的月球着陆器运送到月球。其目标是拍摄月球表面对干扰的反应，并测试一个导航系统。这些数据将帮助 JAXA 优化其下一个更大型月球车“月球巡航器（Lunar Cruiser）[31]”的设计。基于 JAXA 和丰田公司的合作，月球巡洋舰将是一个完全加压的飞行器，可以载着宇航员在月球表面飞行数千英里。

5. 这些漫游车将作为一个团队工作，自主执行任务

美国宇航局喷气推进实验室[31]（JPL）的工程师们正在设计一组漫游车，这些漫游车将一起工作，探索月球表面和地下。这些鞋盒大小的漫游车被称为“探索合作自主分布式机器人（或称之为CADRE[33]）”，它们是协调行动以执行任务的专家，几乎不需要人力监督。

四辆 CADRE 漫游车将于 2024 年搭载美国航天公司 Intuitive Machines[34] 的月球着陆器登陆月球[35]。它们将利用团队合作技能，以及透地雷达技术，来创建地下的三维地图。创建这个地图将需要漫游车彼此同步移动，同时从各自不同的位置进行测量。

JPL 的 CADRE 项目负责人 Subha Comandur 解释说，工程师们所需要做的就是告诉漫游车团队要探索什么区域，然后机器就会从那里开始探索。他们甚至会挑选自己的领导者来指挥任务。她说：“然后，领导决定路径，并将其传达给各个代理"。

根据 Comandur 的说法，漫游车可以在任何规模的团队中协同工作，并灵活调整以适应在任务中失去队友的情况，这样使得他们能够执行危险或有风险的任务。她说：“单个漫游车可能会屈服于月球环境，而剩下的团队将会适应。”

这些漫游车预计也将在月球以外的地方发挥作用。Comandur 说：“已经有计划将这项技术应用于下一次火星任务。”她建议，CADRE 有朝一日也可以探索木星的卫星。

参考文献

[1]https://www.smithsonianmag.com/science-nature/four-things-weve-learned-about-nasas-planned-base-camp-on-the-moon-180980589/

[2]https://www.smithsonianmag.com/science-nature/four-things-weve-learned-about-nasas-planned-base-camp-on-the-moon-180980589/

[3]https://solarsystem.nasa.gov/missions/yutu/in-depth/

[4]https://www.inverse.com/science/three-take-aways-from-chinas-lunar-rover

[5]https://www.space.com/china-yutu-2-rover-still-alive-moon-far-side

[6]https://www.nasa.gov/content/terry-fong-0

[7]https://www.nasa.gov/viper

[8]https://www.nasa.gov/feature/nasa-replans-clps-delivery-of-viper-to-2024-to-reduce-risk

[9]https://www.nasa.gov/viper/science

[10]https://www.nasa.gov/viper/rover

[11]https://lunar.gsfc.nasa.gov/images/lithos/LROlitho7temperaturevariation27May2014.pdf

[12]https://www.nasa.gov/viper/overview

[13]https://linx.nucleares.unam.mx/colmena/

[14]https://www.youtube.com/watch?v=1h8ACvOjVac&t=4s

[15]https://linx.nucleares.unam.mx/proyectos/

[16]http://linx.nucleares.unam.mx/

[17]https://www.astrobotic.com/

[18]https://www.astrobotic.com/lunar-delivery/landers/peregrine-lander/

[19]https://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/multimedia/lroimages/lroc-20100810_lacus_mortis.html

[20]https://www.jhuapl.edu/NewsStory/211018b-lunar-vertex

[21]https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2006/26jun_lunarswirls/

[22]https://www.jhuapl.edu/

[23]https://www.nasa.gov/press-release/nasa-selects-intuitive-machines-for-new-lunar-science-delivery

[24]https://moon.nasa.gov/resources/476/lunar-swirl-reiner-gamma/

[25]https://civspace.jhuapl.edu/people/david-blewett

[26]https://civspace.jhuapl.edu/destinations/instruments/vector-magnetometers

[27]https://civspace.jhuapl.edu/destinations/missions/lunar-vertex

[28]https://global.jaxa.jp/

[29]https://global.jaxa.jp/press/2021/05/20210527-1_e.html

[30]https://ispace-inc.com/

[31]https://global.jaxa.jp/press/2020/08/20200828-1_e.html

[32]https://www.jpl.nasa.gov/

[33]https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/game_changing_development/projects/CADRE

[34]https://www.intuitivemachines.com/

[35]https://www.intuitivemachines.com/post/nasa-selects-intuitive-machines-to-deliver-4-lunar-payloads-in-2024

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