嫦娥三号月球车将首测1到30米深的月壤厚度

“玉兔”、“兰月”、“朱蒙”、“复兴”、“龙腾”...目前，中国首个月球车的命名工作正在如火如荼地进行，有超过100万网民参与其中。

嫦娥三号任务计划于今年12月实施，以实现中国航天器首次软着陆和对外星物体的巡逻探测。备受外界关注的中国自主月球车将首次实现与月球的零距离接触。

据了解，月球车将依靠各种先进设备，在三个月的月面巡视中对月面进行三维光学成像和红外光谱分析，对月壤厚度和结构进行科学探测，并对月面材料的主要元素进行现场分析。它发回的数据将帮助人们更直接、更准确地了解神秘的月球。

核心关注

中国140公斤的月球车生命:3个月

“月球软着陆装置由一枚反向火箭缓冲，缓慢降落在月球表面。门打开，斜梯自动弹出。月球车慢慢展开蜷缩的身体，调整好姿势，走出舱门，滑下舷梯，开始在月球上行走……”

被誉为“嫦娥之父”的中国科学院院士、中国探月工程首席科学家欧阳自远，曾描述过未来中国月球车登陆月球的情景。

中国自主研发的第一台月球车将跟随嫦娥三号探索月球，该月球车具有三轴六轮结构，设计质量为140公斤，使用寿命为3个月，可在月球上3公里范围内连续行走10公里。北京航空航天大学机器人研究所的丁锡伦教授在接受《科技日报》记者采访时表示，在月球上，它将实现自动导航和路径选择、自动转弯、攀爬和避障等功能，然后通过自身或着陆器将数据传回地球。

月球雷达首次测量月球岩石

头顶上的定向天线，脚踩在“热轮”上，太阳能电池板向两边伸展，“携带”和全景照相机后面的导航，“腹部”还装有红外成像光谱仪、避障照相机、机械臂、激光点阵...

尽管它被称为月球车，但它实际上是一个“小型化、低功耗和高度集成”的月球探测机器人。丁锡伦告诉《科学日报》，中国的月球车底部安装了一个月球雷达。这将是世界上第一次测量1至30米深的月球土壤厚度和1至3000米深的月球地壳岩石结构。此外，它还有一个机械臂，可以对月球土壤和岩石进行测量和取样，以便进行现场检查。

月球表面柔软、崎岖，布满障碍。月球车在月球表面旅行时，采用自主导航和地面遥控相结合的方式。

月球探测项目副指挥官、月球探测与空间工程中心主任李本正表示，月球车的导航摄像头和其他设备可以感知并识别月球环境和障碍物，然后规划巡逻路线。

“包裹睡眠”符合14天夜间测试

月球上白天和黑夜的间隔大约是地球上的14天。白天和晚上的温差很大，白天达到130-150摄氏度，晚上降到-160-180摄氏度。“漫漫长夜艰难”是月球车必须面对的考验。

为了解决这个问题，技术人员为月球车设计了可伸缩的太阳能电池板，这些电池板在白天使用，在晚上存放起来，“只是把仪器包在里面”。这种“包裹睡眠”有助于确保仪器不会失去温度，并且所有类型的仪器都不会因冰冻而损坏。此外，第二天早上在月球上将会有剩余的能量“自主醒来”，并部署太阳能电池板来迎接新的一天的阳光。此外，在白天，帆板也可以调整它的角度，以避免阳光太热。

对话专家

40年后，月球车的“前世”

《科技日报》:月球车经历了40年的发展。什么是技术飞跃？

丁锡伦(北京航空航天大学机器人研究所教授):“月球17号”探测器搭载的“月球车1号”于1970年11月17日降落在多雨的月球表面海地区。这是人类第一次将遥控机器人送到地球上的另一个星球。月球车的设备包括一个锥形天线、一个高精度定向螺旋天线、四个电视摄像机，以及一些用于测量月球土壤密度和物理化学特性的设备。由于当时的技术条件，运载工具上的有效载荷小于正常载荷，月球表面的运动主要是基于遥控的，因此它不能避开障碍物自主行走。

近40年来，由于材料、能源和人工智能的发展，无人月球车在轻量化结构设计、热控制、导航控制等方面取得了长足的进步。月球表面的生存工作时间越来越长，自主导航和避障能力越来越强，船上的有效载荷越来越精确。

月球车仍然需要突破能源和材料等瓶颈。

《科技日报》:目前最核心的技术是什么？剩下的挑战是什么？

丁锡伦:就月球车本身而言，目前最核心的技术之一是能源和热控制，以确保它能够在高低温差和真空等恶劣的月球环境中生存和工作足够长的时间。第二项核心技术是高性能移动机构的设计，使其在月球土壤非常松软、月球表面崎岖不平的恶劣条件下，具有良好的爬坡、越障和抗倾覆能力。

月球表面温度在零下170度到零下130度之间。要解决的主要问题是:如何研究和开发新材料，使月球车的结构在月球表面温差大的恶劣环境中能够长期保持坚固耐用；如何研发超强耐用的小型高效能源装置，满足月球车在月球表面过夜、大规模巡逻和有效载荷工作等能源消耗需求。

未来的机器人将“分组”完成行星探索

科技日报:你能告诉我们你的研究中与月球探测器相关的工作吗？

丁锡伦:2002年以来，我一直带领北航空间机器人研究团队开展轮腿复合行星探测机器人的研究。2004年，北京航空航天大学和意大利米兰理工大学联合设计了一种新型腿轮式六足变结构行星探测机器人，该机器人结合了腿式优越的地形适应性和轮式高速高效的优点。轮腿复合行走机构和半球模块体结构，可以实现多种行走方式。该机器人样机在2006年第八届国际月球探测与利用大会上展出，受到国内外专家的广泛好评。

目前，我们对行星探测机器人的原型做了许多改进。新的机器人原型现在有了更强大的功能。除了灵活的步态，它还具有翻转自我恢复和腿臂融合操作的能力。

同时，我们也在研究多机器人团队合作，一种新型的行星探测模式。通过对群体行为的协调和优化控制，可以有效地检测未知环境，完成单个机器人无法完成的复杂任务。此外，该系统具有容错能力，机器人可以互相帮助和维护。即使其中一个机器人出现故障，也不会影响整个检测任务的完成，从而提高检测操作的安全性和可靠性。

火星链接

不得不说“好奇”

作为迄今为止发送到火星的最专业、最先进的仪器，“好奇号”一直活跃在火星探索报告中。

丁锡伦介绍说，好奇号是第一台核动力火星探测器。它搭载了10多种仪器，如导航相机、化学相机、火星样品分析仪、α粒子X射线光谱仪、机械臂等。它的主要任务是收集火星土壤样本和岩石核心，然后分析有机化合物和环境条件，他们可能支持现在或过去的微生物。

除了“好奇号”，成功登陆火星的火星车还包括美国的“旅居者”火星车(1997年7月4日登陆火星)、“勇气”火星车(2004年1月4日登陆火星)和“机遇”火星车(2004年1月25日登陆火星)。

目前，“机遇号”仍在火星上运行，所以“好奇号”并不孤单。

丁锡伦说，好奇号正在火星表面进行一系列科学实验，研究火星的地质和气候特征，探索岩石、大气和土壤中的有机和无机分子，更好地了解火星上是否有水。这将有助于科学家确定火星上是否有生命以及火星过去和现在是否适合居住，并为载人登陆火星做准备。(原标题:中国月球车来了！第一次月球土壤和岩石调查将会完成。