月面探测国际竞赛:日本团队“Team Hakuto”参战

科学 技术

“谷歌月球X大奖(GLXP)”是由民间举办的世界首个以成功探测月面为主题的国际性竞赛,由美国谷歌公司赞助。日本的“Team Hakuto(白兔小组)”也参战其中,他们开发的月球车的性能受到好评,获得了竞赛中期阶段的“里程碑大奖”,成为获奖热门团队之一。预计向月球发射火箭会在2016年下半年至2017年之间。届时,Hakuto的探测车将和美国、智利团队的探测车搭乘同一枚火箭,开展月面探测竞赛。

用自动操控的探测车向地球传输高清视频

该项竞赛是由美国非盈利组织“XPrize基金会”于2007年发起的,意在刺激宇宙航天产业的发展。竞赛以2017年底为完成时限,为参赛团队设定了三项任务:①用民间资金开发的月球车在月球表面成功着陆;②自动操纵月球车在月面行走500米以上的距离(从着陆点算起);③拍摄月球表面的高清视频和图像并传送回地球。

最先完成以上任务的团队将获得优胜奖金2000万美元(约合22亿日元),第二位完成的团队将获得奖金500万美元。另外,还准备了总额达400万美元的奖金用于颁发各种奖励。

截至2016年3月,总共有来自13个国家的16个团队参加竞赛。其中被认为有可能获奖的是美国的“Astrobotic”和“Moon Express”,印度的“Indus”,德国的“Part-Time Scientists”,以及Hakuto。2015年1月,这五个团队通过了技术能力评审,并获“里程碑大奖”(奖金总额600万美元)。Hakuto获得了月球车性能类别的50万美元奖金。

美国的Astrobotic则通过了月面着陆飞行能力、月球车性能和从月面向地球传输数据能力这三大类别全部的评审,目前被认为是最有可能夺冠的团队。

“隼鸟号”小行星探测器的吉田教授也加入开发团队

袴田武史统领着Team Hakuto(摄影:nippon.com制作部 大谷清英)

“Hakuto”(白兔)之名,源于“月亮上有玉兔”的日本传说。团队负责人名叫袴田武史。他小学时代就沉迷于电影《星球大战》,从那时开始就怀有飞向宇宙的梦想,后来在名古屋大学和美国佐治亚理工学院研究生院攻读航空宇宙工学。

起初,袴田武史是作为志愿者参加日本和欧洲联合组建的混合团队参赛的,但由于2013年欧洲方面退出,于是组建了日本单独的团队Hakuto。同年5月,他创办了负责团队运营的公司ispace(总部位于东京都港区),正式开展活动。月球车的开发,则由东北大学研究生院教授吉田和哉负责,他曾参与日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的“隼鸟号”小行星探测器项目。

车身采用碳素纤维材料,车轮采用Ultem树脂材料

Hakuto开发的月球车有两种类型,分别是四轮的“Moonracker”和双轮的“Tetris”。比起其他团队开发的月球车,Hakuto开发的这两种月球车更加简约紧凑,反映出日本人擅长的小巧化思想。也正因为这一点受到好评,而获得了“里程碑大奖”。

袴田说,“由于资金方面的原因,此次只能投入一台Moonracker参加竞赛。实际上要降落在月球表面的预飞型号(FM),尺寸应该变化不大,但我们正在争取把重量减少到4公斤”。Tetris则考虑在下次及之后ispace公司的资源探测任务中投入使用。

四轮月球探测车“Moonracher”的预飞型号PFM3(重7公斤,长60厘米,宽54厘米,高48厘米)(摄影:长泽孝昭)

超紧凑型双轮月球探测车“Tetris”的预飞型号PFM3(重2公斤,长54厘米,宽27厘米,高27厘米)(摄影:长泽孝昭)

Moonracher的车身采用经过碳素纤维强化处理的塑料,车轮则采用耐热性能上佳的ULTEM树脂材料。考虑到车轮要能在覆盖着粉尘的月球表面行走,且不会打滑,特意把车轮设计成齿轮形状。除了在车身4个方向上都安装有小型摄像头之外,还嵌入了能在自身定位的同时制作周边环境地图的SLAM技术。

月球表面的温度,白天在100度以上,夜晚则降至零下150度以下。温差非常大,而且是高辐射环境。月球表面为沙地,有火山口,也有岩石。在这么苛刻的条件下,还只能依靠由安放在月球车上的太阳能面板所产生的有限电力来完成那些任务,技术难度非常之大。

搭乘竞争团队登陆舱的“便车”飞向月球

Hakuto尚未拥有自己的独立登陆舱,2015年2月,Hakuto与竞争团队美国的Astrobotic签署了协助运输至月球表面的合同。在乘坐火箭飞向月球时,Hakuto将搭上Astrobotic公司的月球登陆舱“格里芬”的便车。智利团队的月球车也一起搭乘。也就是说,这3个团队的月球车是乘坐同一枚火箭从地球出发,着陆后同时起步开始月面探测竞赛。

距离搭载登陆舱的美国Space X公司“猎鹰9号”火箭的发射已为时不远。袴田自信满满地说,“Hakuto一直专注于月球车的开发,我们3个团队在月球表面同时起步竞赛的话,我想我们是有胜算的”。月球车开发和运送到月球的资金(总成本大约10亿日元)筹措曾经很成问题,但由于团队获“里程碑大奖”而得到了航空航天巨头IHI和通讯业巨头KDDI等公司的赞助,资金问题朝着解决方向取得很大进展。

如果此次月面探测获得成功,Hakuto的月球车会向地球传送回什么样的影像呢?让人不禁心驰神往。

撰文:编辑部 长泽孝昭

标题图片:Team Hakuto的团队成员们。前排中间为东北大学研究生院教授吉田和哉(图片提供:Hakuto)

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