除了登月,还要留在月球!机器人必不可少,如今进展如何了?

机器换人说 2023-08-01
3530 字丨阅读本文需 9 分钟

欧空局(ESA)和美国宇航局(NASA)合作,为了未来能够在 Gateway 基地上操控月球登陆车,近日在国际空间站上展开测试,让宇航员远程操控地球上的机器人。美国宇航局的目标是在 2025/2026 年执行 Artemis III 登月任务,为明年执行的 Artemis II 任务做准备,将派遣一队宇航员绕月并返回。

本次测试共持续 2 个小时,在德国航空航天中心(DLR)的模拟行星环境中进行。该中心位于慕尼黑附近的 Oberpfaffenhofen。在测试过程中,NASA 宇航员弗兰克・鲁比奥(Frank Rubio)控制了地面上的三个机器人,被分配的任务是从月球着陆器上取出地震仪并将其放置在地面上。鲁比奥控制了 DLR 的 Rollin' Justin 人形机器人和 ESA 的四轮双臂互动漫游车,控制机器人从着陆器上取下装备,然后使用 Rollin' Justin 机器人将地震仪放置在模拟月球环境的地面上。

这项测试为未来的登月任务提供了宝贵的数据支持,在测试期间,鲁比奥以大约 17500 英里(28000 公里 / 小时)的速度绕地球飞行。

月球是太空中转站

月球是地球惟一的天然卫星,是距离地球最近的天体,是人类探测与研究程度最高的地外星球,所以月球是人类走向深空的首选目标,也是人类探测太空并开发利用太空资源的前哨与中转站。

月球探测从1976年以后沉寂了近18年。一方面是因为大家意识到,虽然人类登上了月球,但耗资太大,探测水平不高,所以必须要采取新的技术和新的方式,另一方面也有冷战结束和前苏联解体的因素。

经过总结和反思,1986年美国航空航天局提出了“又快、又好、又省”新的空间探测战略,1989年老布什宣布要重返月球。1994年,美国发射了无论在技术上还是在科学研究上都具有更高水平的“克莱门汀号”环月探测器,不但开始了全月面元素的分布与含量的探测,并意外发现了在月球南极区水存在的信息,从而掀起了新一轮的探月高潮。

各国探月又掀新高潮

从去年开始,全球计划发射多个月球探测器或无人绕月飞船。这些探月活动将对人类探月发展起到积极的促进作用。

首先,美国“拱石”于2022年6月28日乘“电子号”火箭升空。“拱石”是美国国家航空航天局主导的一项地月空间立方星任务,旨在通过与商业伙伴的合作,低成本地完成任务,对未来月球空间站计划将采用的近直线晕轨道进行验证并测试新型导航技术,以降低未来任务的风险。2022年11月,采用“弹道月球转移”方式的“拱石”将滑入一种称为近直线晕轨道的环绕月球的特殊轨道,运行在近月点1500千米和远月点70000千米的月球轨道上。

未来,由美国抓总研制的月球空间站将使用同样类型的轨道。美国计划在2024年开始与别国合作建造月球空间站,预计在2028年建成,它将成为载人登月或载人登火的门户,从那里出发航天员可进行载人登月甚至前往火星。

2022年8月5日,韩国第一个月球探测器,即“韩国探路者月球轨道器”由美国猎鹰9号火箭发射升空,如果成功进入月球轨道,可使韩国成为世界上第七个进入探月俱乐部的国家。此次任务耗资约1.8亿美元。这个月球探测器又叫“享受月亮”或“达努里”,净重550千克,总重约 678 千克,设计寿命1年,计划也采用“弹道月球转移”方式于2022年12月16日进入距离月面100千米高的月球轨道。

该月球探测器上的6台科学仪器有5台是韩国研制的,即月球地形成像仪,广角偏振相机,磁力计、γ射线光谱仪、空间互联网测试器,还有1台是美国研制的高灵敏度相机。它们用于探测月球表面物质,调查月表环境,绘制月球地形图,为未来的月球探测器选择最佳着陆点。

2022年8月29日,美国国家航空航天局计划用首枚“航天发射系统”新型重型运载火箭发射阿尔忒弥斯1号,即无人“猎户座”飞船,开启“重返月球”之旅。它将绕月球飞行25天,研究“重返月球”对人体可能产生的影响,为工程师评估该飞船的深空表现提供重要线索。之后发射的阿尔忒弥斯2号将把4名航天员送上太空。然后,在不早于2025年的某个时候,将用阿尔忒弥斯3号进行载人登月。

阿尔忒弥斯计划一大特点是让私营企业也参与其中。美国国家航空航天局的 “商业月球有效载荷服务”为那些对月球感兴趣的小公司提供了一个机会。2022 年,美国匹斯堡太空机器人技术公司将用首枚“火神-半人马座”火箭发射“游隼”月球着陆器,把第一批的28个“商业月球有效载荷服务”有效载荷送到月球。日本戴蒙公司研制的“八起”的首辆月球车也随“游隼”着陆器飞往月球。目前不知“火神-半人马座”能否如期发射。

2022年,美国休斯敦直觉机器公司计划用猎鹰9号发射新星-C无人月球着陆器,它也是执行 “商业月球有效载荷服务”的一项任务。推迟多年的俄罗斯月球25号计划在2022年8月22日升空,它将在一个研究较少涉及的极地区域着陆,至少需要在月球上工作12个地球月。月球25号能否如期升空也是个问号,因为它已多次推迟发射。印度计划在2023年发射月船3号。它由月球着陆器和月球车组成,其中月球车重量只有27千克。

此后,包括中国在内的一些国家还将发射数量和种类更多的月球探测器。以上谈到的主要是月球与深空探测领域各国部署的探测器最新动向。

各国都在开发探月专用移动机器人

自50多年前的阿波罗计划后,美国宇航局未来几年最大的任务之一就是让人类首次重返月球。而这一次的目标是留下来。“如果你要留在月球上,那机器人将成为生活的重要组成部分,那里的一切都会看到它的身影。”

韩国

据韩联社报道,现代汽车表示将携手韩国科研机构,研发探月专用移动机器人“Rover”的开发模型,预计 2027 年推出正式产品。从现代集团公布的探月专用移动机器人“Rover”的概念形象来看,Rover 整体重量约 70kg,将由上下两部分组成,分别搭载太阳能自充电系统和现代汽车的无人驾驶技术。上半部分负责在月球表面执行探测,而作为驱动系统的下半部分将开发成可在月球表面自由行走的平台形态。

现代汽车表示,现代汽车的目标是拓展人类移动出行经验的领域,为人类进步贡献力量。并期待最早于明年下半年完成研发模型,2027 年推出可探测月球表面的正式产品。

现代汽车于去年 7 月与韩国天文研究院、韩国电子通信研究院、韩国建设技术研究院、韩国航空宇宙研究院、韩国原子能研究院、韩国汽车研究院共六家科研机构签署了开发探月专用机器人的共同研究合作协议(MOU)。经与各方讨论,现代汽车将该机器人的制作用途界定为“着陆月球南极执行采矿与环境勘查等科学任务”。

日本

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在今年年初宣布将派遣一个可以变形到月球的小型机器人。该机器人将获得为日本开发载人月球车的经验。这个机器人其实就是月球车。它由JAXA、玩具制造商TommyCorporation、索尼公司和同志社大学共同开发。它的任务是测试月球表面尘土飞扬的环境会对月球车的行驶产生怎样的影响。

机器人将带着着陆器去月球。它本身很小,仅重250克;并且为了节省有限的空间,它将使用变形技术。在发射过程中,机器人会收缩成一个直径只有8毫米的球体。一旦到达月球表面,机器人就会展开成由一根轴连接的两个部分。展开的左右两部分可以作为轮子在月球表面行驶。这款可变形的月球机器人具有拍照和收集数据的能力。照片和数据将通过着陆器传回地球。JAXA计划明年向月球发射着陆器和这个微型“变形金刚”。

日本加入了美国主导的“阿尔忒弥斯”重返月球计划。该计划致力于在2024年前后再次将人类送上月球,并通过多国合作建立常态化基地。作为该计划的一部分,日本与加拿大和阿拉伯联合酋长国共同开发了月球着陆器。新一代载人月球车也在研制中。载人月球车计划于2029年搭乘SpaceX火箭前往月球。

中国

据参考消息援引外媒报道,中国表示已具备开展载人月球探测工程实施的条件,中国人登陆月球的梦想将在不远的将来成为现实。新加坡《联合早报》网站2022年11月29日报道,在回答中国航天员何时登月时中国载人航天工程新闻发言人季启明透露,中国已完成了新一代载人飞船、载人运载火箭、月面着陆器登月服等关键技术攻关,形成了载人登月任务实施方案。

另据美国航天新闻网去年11月28日报道,中国已经为月球和深空的机器人与载人探索阐明了路径。许多任务的实施都是为了建立一个永久的月球基地。

报道称,即将进行的三个机器人任务将使着陆器、轨道飞行器、中继卫星各就各位,并测试一些关键技术。要在本世纪30年代开始建设国际月球科研站,将需要这些技术。中国正计划在本世纪20年代末之前实施一项短期载人登月任务,国际月球科研站最初将是一个机器人基地。在2035年后它将变成永久性的宜居基地。

报道说,去年11月24日为期四天的联合国/中国空间探索与创新全球伙伴关系研讨会在海南省海口市结束后,高级航天官员吴伟仁对媒体说,中国目前正致力于在未来几年实施嫦娥六号、七号和八号任务,以为更大的月球基地计划奠定基础。中国目前在进行各项工作,以在2030年之前实现载人登月。

在去年中国航天大会上,与会的中国工程院院士、航天科技集团一院长征系列运载火箭总师顾问龙乐豪表示,我国用于载人登月的新一代载人火箭将于2030年前后完成研制,10年内有望将中国人送上月球。龙乐豪介绍,我国用于载人登月的新一代载人火箭是以长征5号为基础进行研制的。龙乐豪说,中国的登月方式与当年美国的阿波罗登月方式不司。当年美国的火箭比较大,我们的火箭相较它小一点。我国可以以长征五号为基础的新一代载人火箭,采用两次交会对接的方式,同样可以实现3个人登月。

据悉,我国重型运载火箭长征九号也正在研制中。龙乐豪表示,长征九号运载能力超过了历史上所有的火箭,将来可用它来实现火星探测、建立月球基地。现在研发进展顺利,8年到10年可实现首次飞行试验。

文章来源: 中国机器人网官方账号 ,旧约影馆 ,IT之家,中科院之声

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