提到探月工程,你第一時(shí)間會(huì)想到哪些重要設(shè)備?估計(jì)大多數(shù)人都會(huì)想到大推力運(yùn)載火箭或是登月艙,畢竟這兩個(gè)探月核心裝備是人類飛出地球,踏上外星土地的必須工具。
不過(guò),還有一個(gè)為人類探月做出重要貢獻(xiàn)的設(shè)備卻往往會(huì)被大家所忽略,那就是宇航員在月球上的代步工具——月球漫步車。
(資料圖)
雖然火箭和登月艙能把人類送上月球,但人類想在月球表面進(jìn)行深度活動(dòng)探索,可離不開(kāi)月球車的支持。
畢竟這里沒(méi)有大氣,重力也只有地球的1/6,晝夜溫度差更是達(dá)到了310℃,再加上這里的路況環(huán)境不但崎嶇不平還松軟易陷。
于是為了擴(kuò)大宇航員在月球的活動(dòng)半徑,早在1970年通用旗下的Delco Electronics公司就與波音公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)出了第一款月球漫步車LRV,并通過(guò)阿波羅1號(hào)把其成功送上了月球。
受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件,LRV月球車除了提供基礎(chǔ)的導(dǎo)航和駕駛功能外,并沒(méi)有其他附屬功能和設(shè)備。
但是憑借著四臺(tái)0.25馬力的電機(jī)輔以氧化銀電池組成的動(dòng)力系統(tǒng),這臺(tái)可以跑出13km時(shí)速的電動(dòng)漫游車將宇航員帶到了距離登月艙7.6km遠(yuǎn)的地方,讓他們得以采集到更多的月巖和土壤標(biāo)本,也使得人類進(jìn)一步了解了月球的演化過(guò)程。
在LRV月球車之后,為了進(jìn)一步探索月球,幾十年間陸陸續(xù)續(xù)又有6臺(tái)漫步車被送到了這里。同時(shí)伴隨著科技和制造水平的飛速進(jìn)步,后來(lái)的漫步車在性能與功能表現(xiàn)上也越來(lái)越先進(jìn)。
不過(guò)雖然每款漫步車都有著明顯的技術(shù)升級(jí),但它們卻始終都是圍繞著單一特定任務(wù)而定制。
之前任務(wù)的間隔有時(shí)會(huì)長(zhǎng)達(dá)十年之久,工程師們也會(huì)有足夠的時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)制造新車,但隨著近些年太空發(fā)射節(jié)奏的快速增加以及運(yùn)載火箭有效載荷能力的顯著提高,這種定制的月球車設(shè)計(jì)方法顯然已經(jīng)不太能跟上人們探索月球的節(jié)奏。
一家來(lái)自美國(guó)加利福尼亞的初創(chuàng)公司——文丘里太空實(shí)驗(yàn)室決定打破這種效率不高的定制模式,創(chuàng)造一種采用太陽(yáng)能供電,并擁有模塊化設(shè)計(jì)的全新多功能漫步車FLEX。
該名稱是Flexible Logistics and Exploration的簡(jiǎn)寫,意為“靈活物流與探索”。就尺寸、性能與功能來(lái)說(shuō),一旦FLEX成功完成登陸,那么它也將是在月球行駛的最大、最強(qiáng)的漫步車。
別看文丘里太空實(shí)驗(yàn)室是個(gè)成立時(shí)間僅有兩年的新公司,但它的背后卻有一支高度專業(yè)化的工程師團(tuán)隊(duì)做支持,團(tuán)隊(duì)里的大部分成員來(lái)自于前NASA、SpaceX和JPL,在行星機(jī)器人、電動(dòng)汽車、航天飛行等方面擁有極為豐富的經(jīng)驗(yàn)。
于是憑借著母公司文丘里集團(tuán)在制造高性能電池方面掌握的專業(yè)知識(shí),再加上太空實(shí)驗(yàn)室在這兩年研發(fā)的抗極端溫度和輻射材料,以及高性能太陽(yáng)能電池板、可變形車輪和電子控制系統(tǒng),一輛全尺寸、功能齊全的FLEX原型車迅速被制造出來(lái),并進(jìn)入到功能全面測(cè)試階段。
這款FLEX原型車的尺寸與一臺(tái)吉普木馬人的大小差不多,比NASA的“毅力號(hào)”火星車要稍大一些。由于采用模塊化技術(shù),它的車身部分可以根據(jù)不同工作需求進(jìn)行靈活地拆卸與更換。
當(dāng)作為宇航員的代步工具時(shí),它可以支持兩人搭乘駕駛,駕駛席設(shè)置在車尾部分,有點(diǎn)像集裝箱搬運(yùn)叉車的布局,為了上下車更方便,駕駛席被設(shè)計(jì)成站立式。
當(dāng)用作貨運(yùn)時(shí),這個(gè)駕駛席也可以被拆除,騰出更多的載貨空間。
據(jù)介紹,一輛FLEX漫步車最多可以攜帶重量為1500公斤、體積為3000L的貨物在月球上移動(dòng),貨物可以放置在車輛主甲板的上方或下方。
FLEX的裝載能力要比之前的漫步車大了足足三倍,是迄今裝載能力最強(qiáng)的漫步車,如果人類要在月球建立科考基地,用它來(lái)搬運(yùn)各種基材應(yīng)該非常適合。
在操控方面,既然能夠拆除駕駛席,F(xiàn)LEX理所當(dāng)然也可以支持遠(yuǎn)程駕駛與其他功能控制,承擔(dān)自動(dòng)探測(cè)器或搬運(yùn)機(jī)器人的角色。
在其他硬件配置上,該車還包括一個(gè)高度靈巧的六自由度機(jī)械臂和遠(yuǎn)程科學(xué)桅桿,用于拾取和檢查物體。
其中機(jī)械臂的有效工作半徑為2米,有效載荷能力則超過(guò)25公斤,機(jī)器臂的末端執(zhí)行器則采用模塊化設(shè)計(jì),可以適配各種工作需求的設(shè)備;遠(yuǎn)程科學(xué)桅桿則裝有3D攝像頭,能讓攝像頭另一端的控制人員清楚觀察到車輛周圍的實(shí)景環(huán)境。
此外,由于FLEX的機(jī)械臂上還搭載有一套傳感器,使其可以進(jìn)行半自動(dòng)操作,比如自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)并拾取有效載荷之類,這樣操作人員不僅可以遠(yuǎn)程指揮車輛完成復(fù)雜的采集樣本、科學(xué)實(shí)驗(yàn)之類的勘探工作,搬運(yùn)貨物,搭建基礎(chǔ)設(shè)施等后勤保障工作對(duì)它來(lái)說(shuō)更是小菜一碟。
和它的前輩們相同,F(xiàn)LEX也采用純電動(dòng)力驅(qū)動(dòng),由于電機(jī)技術(shù)的優(yōu)化升級(jí),新車的車速最高可達(dá)24km/h,是目前月球車中速度最快的車型。
為了在崎嶇惡劣的月球表面保持平穩(wěn)行駛,F(xiàn)LEX的底盤還搭載了一套自適應(yīng)懸架以及一款全新的輪上肢體移動(dòng)系統(tǒng)。
在二者的配合下,F(xiàn)LEX不但可以根據(jù)路況自動(dòng)提高和降低底盤離地間隙,還可以使車上附帶的儀器和設(shè)備降至地面,或者獨(dú)立收集和部署模塊化有效載荷。
當(dāng)然,包括移動(dòng)、收集、探測(cè)所有這些功能都需要電力系統(tǒng)的支持。為此,該車除了電池組還搭載了一個(gè)可伸縮的3平方米太陽(yáng)能電池陣列,在完成高強(qiáng)度操作工作后,太陽(yáng)能板就會(huì)被釋放開(kāi)來(lái)。
而此時(shí)行駛的車輛會(huì)始終把太陽(yáng)能板朝向太陽(yáng)方向,讓FLEX可以盡可能多的將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在內(nèi)部電池中。
根據(jù)測(cè)試,這套電池系統(tǒng)可以支持8小時(shí)的月球行走,在月球南極的黑暗中它可以堅(jiān)持運(yùn)行兩周,整個(gè)電池系統(tǒng)則可以維持高達(dá)10年的運(yùn)行壽命。
雖然FLEX的測(cè)試還在緊鑼密鼓的進(jìn)行當(dāng)中,但這款漫步車已經(jīng)在馬斯克的SpaceX上成功占到了一個(gè)席位。如果一切順利,它將在2026年中期搭乘SpaceX飛船飛往月球。
當(dāng)然對(duì)文丘里太空實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō),他們的野心并不僅僅是將一臺(tái)新漫步車送上月球,而是希望隨著太空旅行技術(shù)的成熟,在月球和火星上建立起一支支的FLEX車隊(duì),當(dāng)車隊(duì)規(guī)模逐漸龐大起來(lái)后,F(xiàn)LEX說(shuō)不定會(huì)變成發(fā)展地外經(jīng)濟(jì)的新型催化劑?!緄Dailycar】
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