提到探月工程,你第一時間會想到哪些重要設(shè)備?估計大多數(shù)人都會想到大推力運載火箭或是登月艙,畢竟這兩個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,還有一個為人類探月做出重要貢獻的設(shè)備卻往往會被大家所忽略,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行深度活動探索,可離不開月球車的支持。
畢竟這里沒有大氣,重力也只有地球的1/6,晝夜溫度差更是達到了310℃,再加上這里的路況環(huán)境不但崎嶇不平還松軟易陷。
于是為了擴大宇航員在月球的活動半徑,早在1970年通用旗下的Delco Electronics公司就與波音公司聯(lián)合開發(fā)出了第一款月球漫步車LRV,并通過阿波羅1號把其成功送上了月球。
受制于當(dāng)時的技術(shù)條件,LRV月球車除了提供基礎(chǔ)的導(dǎo)航和駕駛功能外,并沒有其他附屬功能和設(shè)備。
但是憑借著四臺0.25馬力的電機輔以氧化銀電池組成的動力系統(tǒng),這臺可以跑出13km時速的電動漫游車將宇航員帶到了距離登月艙7.6km遠的地方,讓他們得以采集到更多的月巖和土壤標(biāo)本,也使得人類進一步了解了月球的演化過程。
在LRV月球車之后,為了進一步探索月球,幾十年間陸陸續(xù)續(xù)又有6臺漫步車被送到了這里。同時伴隨著科技和制造水平的飛速進步,后來的漫步車在性能與功能表現(xiàn)上也越來越先進。
不過雖然每款漫步車都有著明顯的技術(shù)升級,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)的間隔有時會長達十年之久,工程師們也會有足夠的時間來設(shè)計制造新車,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。
一家來自美國加利福尼亞的初創(chuàng)公司——文丘里太空實驗室決定打破這種效率不高的定制模式,創(chuàng)造一種采用太陽能供電,并擁有模塊化設(shè)計的全新多功能漫步車FLEX。
該名稱是Flexible Logistics and Exploration的簡寫,意為“靈活物流與探索”。就尺寸、性能與功能來說,一旦FLEX成功完成登陸,那么它也將是在月球行駛的最大、最強的漫步車。
別看文丘里太空實驗室是個成立時間僅有兩年的新公司,但它的背后卻有一支高度專業(yè)化的工程師團隊做支持,團隊里的大部分成員來自于前NASA、SpaceX和JPL,在行星機器人、電動汽車、航天飛行等方面擁有極為豐富的經(jīng)驗。
于是憑借著母公司文丘里集團在制造高性能電池方面掌握的專業(yè)知識,再加上太空實驗室在這兩年研發(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,并進入到功能全面測試階段。
這款FLEX原型車的尺寸與一臺吉普木馬人的大小差不多,比NASA的“毅力號”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)不同工作需求進行靈活地拆卸與更換。
當(dāng)作為宇航員的代步工具時,它可以支持兩人搭乘駕駛,駕駛席設(shè)置在車尾部分,有點像集裝箱搬運叉車的布局,為了上下車更方便,駕駛席被設(shè)計成站立式。
當(dāng)用作貨運時,這個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,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的漫步車,如果人類要在月球建立科考基地,用它來搬運各種基材應(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)然也可以支持遠程駕駛與其他功能控制,承擔(dān)自動探測器或搬運機器人的角色。
在其他硬件配置上,該車還包括一個高度靈巧的六自由度機械臂和遠程科學(xué)桅桿,用于拾取和檢查物體。
其中機械臂的有效工作半徑為2米,有效載荷能力則超過25公斤,機器臂的末端執(zhí)行器則采用模塊化設(shè)計,可以適配各種工作需求的設(shè)備;遠程科學(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景環(huán)境。
此外,由于FLEX的機械臂上還搭載有一套傳感器,使其可以進行半自動操作,比如自動對準(zhǔn)并拾取有效載荷之類,這樣操作人員不僅可以遠程指揮車輛完成復(fù)雜的采集樣本、科學(xué)實驗之類的勘探工作,搬運貨物,搭建基礎(chǔ)設(shè)施等后勤保障工作對它來說更是小菜一碟。
和它的前輩們相同,F(xiàn)LEX也采用純電動力驅(qū)動,由于電機技術(shù)的優(yōu)化升級,新車的車速最高可達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系統(tǒng)。
在二者的配合下,F(xiàn)LEX不但可以根據(jù)路況自動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,或者獨立收集和部署模塊化有效載荷。
當(dāng)然,包括移動、收集、探測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可伸縮的3平方米太陽能電池陣列,在完成高強度操作工作后,太陽能板就會被釋放開來。
而此時行駛的車輛會始終把太陽能板朝向太陽方向,讓FLEX可以盡可能多的將陽光轉(zhuǎn)化為電能儲存在內(nèi)部電池中。
根據(jù)測試,這套電池系統(tǒng)可以支持8小時的月球行走,在月球南極的黑暗中它可以堅持運行兩周,整個電池系統(tǒng)則可以維持高達10年的運行壽命。
雖然FLEX的測試還在緊鑼密鼓的進行當(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)然對文丘里太空實驗室來說,他們的野心并不僅僅是將一臺新漫步車送上月球,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,當(dāng)車隊規(guī)模逐漸龐大起來后,F(xiàn)LEX說不定會變成發(fā)展地外經(jīng)濟的新型催化劑?!緄Dailycar】
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