日本探月车，有望在月球大显身手

日本制造的载人探月车被称作“载人加压月球车”，由宇宙航空研究开发机构（JAXA）和丰田汽车联合研发，相关工作将于2025年正式启动。此款月球车的特点，是除了可以移动外，还具有可供宇航员居住的功能。

2024年4月，日美两国就“阿尔忒弥斯计划”签署合作文件，正式决定给日本宇航员两个登月席位。如果计划得以实现，日本将成为第二个达成载人登月的国家。这是对负责研发史无前例的月球车的日本技术实力的高度评价和一种回报。日本将力争在2031年提供可在月面行驶的“载人加压月球车”。

拓展探测机会

载人加压月球车是一种在月球表面搭载宇航员行驶的探月车。美国实施阿波罗计划期间，曾使用过穿着宇航服直接搭乘的开放式月球车“LRV：Lunar Roving Vehicle”，帮助宇航员相较于徒步方式扩大了探测范围。阿尔忒弥斯计划也将使用同样的“LTV：Lunar Terrain Vehicle（月球地形车）”，但由于是以穿着宇航服（舱外宇航服）为前提的，所以活动时间最多只有8小时左右。

另一方面，车如其名，载人加压月球车设有“加压舱”，宇航员可以在舱内脱掉宇航服生活。由于兼备居住和移动功能，所以可以毫无负担地移动到距离登月点较远的地点，执行最长28天的多种任务。目前设定的目标，是让两名宇航员按照行驶时间加舱外活动（EVA：Extravehicular Activity）时间合计8小时一轮的节奏，在南极地区重复数轮工作。按照设想，由于月球表面会有很长一段时间是没有日照的黑夜状态，所以宇航员“夜间”就在加压舱中生活，开展地质样本分析和月面活动传播宣传等工作。

2019年的载人加压月球车概念图。六轮行驶和加压舱等基本构造与2023年的概念图（标题图片）相同，但是通信天线、障碍探测传感器（LiDAR：Light Detection And Ranging）、避免微陨石损伤机体的全面保护围挡、窗户形状等都有所改变。在新的概念图中，车体的侧面还加装了灰色的散热器（图片：JAXA/TOYOTA）

阿尔忒弥斯计划预计每年实施一次左右的载人任务。设想以地球时间5天为一个工作周期，循环实施时长8小时的行驶和探测作业以及时长16小时的太阳能电池板发电，每个工作周期之后休息大约36小时，总共重复大约三个工作周期。预计两个人两周所需要的物资大约为1吨。

载人加压月球车打开作为能量源的太阳能电池板（图片：JAXA/TOYOTA）

美国在早年的阿波罗计划（15到17号）中，执行了3次探月车行驶任务，总移动距离为90.4公里，而载人加压月球车的目标是10年1万公里。尽管运行期间的前提条件有所不同，但数值上的移动距离将是阿波罗计划的100倍。JAXA载人加压月球车工程中心主任筒井史哉称，“载人加压月球车可以把（人类无须借助宇航服生活的）加压舱放到与着陆舱相距甚远的地方。并可以将该地点作为基地，对周边开展探测工作，这将大幅扩大探测范围”，强调了这一变化的重大意义。

JAXA载人月球车工程中心主任筒井史哉（图片：秋山文野）

活动范围扩大后，宇航员的眼睛就有可能获得宝贵的发现。筒井主任满怀期待地表示，“在乘坐月球车移动的过程中，如果感觉‘这里的地形有点奇怪’，那么这个地点或许就会成为下一个探测点。这样就可以临机应变地设计任务”。

展示“日本特色”的构想

除了日本之外，欧洲航天局（ESA）也参与了阿尔忒弥斯计划，需要提供发挥各国“特色”的技术。筒井主任夸赞自己参与研发的月球车，称“这是全球首个可以发挥日本特有技术力量和优势的交通工具系统”。

话虽如此，但其实日本2024年1月才刚刚通过小型登月探测器实证机“SLIM”实现首次登月，此前并没有在月面操控探月车行驶的经验。“隼鸟2号”小行星探测器虽然成功将小型机器人探测器从探测器主体上进行了分离，但在重力仅为地球的大约八万分之一的小行星上的移动方式，与在月球上完全不同。之所以能提出在毫无经验的月球表面行驶的交通工具方案，那是因为日本汽车行业的技术力量强大。

筒井主任表示说：“考虑到探测对象是月球那样的‘重力天体’，如何运用在地上而非太空中的技术就具有重要意义。我认为，只要拿出有口皆碑的日本汽车技术，就能得到国际社会的认可。”而就在2019年，丰田汽车主动表示希望参与到实现这一构想的工作中来。

月球表面覆盖着被称作“月尘”的粉末状砂石物质，也有岩石突起和陡坡等地形。温度会在零下170度到零上120度之间剧烈变动。月球车既要能在极端环境中行驶，又要满足人员居住要求，需要采用水平远高于在地球上行驶车辆的技术方案。必须解决的课题是方方面面的，譬如，地球六分之一的重力、避免在月尘上空转打滑（无法自主活动的状态）的行驶系统、可以伸展和收缩的大型太阳能电池板之类的能量源、避免整个系统被高温损坏的散热系统，等等。

兼顾行驶和居住功能

参与开发项目的丰田公司正在推进爱称为“Lunar Cruiser（月球巡洋舰）”的月球车六轮行驶系统的研发和试验工作。2022年开始制作的测试样机采用了六个车轮均可独立操控的新型车体。轮胎制造商普利司通也参与合作，开发出了采用不锈钢类金属来替代月面无法使用的橡胶，并施以防空转打滑设计处理的非充气“月面轮胎”。

2022年开始制作的行驶系统测试样机（图片：JAXA）

普利司通开发的“月面轮胎”测试样品。需要具备不会在细粉状月尘上空转打滑的性能（图片：秋山文野）

月面不同于地表，不能使用GPS等定位卫星系统，所以要让月球车知道“自己现在在哪里”也很困难。于是，美欧国家正在推进组建月球导航卫星系统（LNSS：Lunar Navigation Satellite System）的基建计划，日本也将参与其中。

丰田需要同时实现先进的行驶功能和舒适的居住功能。筒井主任说：“宇航员生活的居住舱并不宽敞，仅能躺平睡觉。在以大约一个月为单位的任务周期中，我们希望宇航员过得尽可能舒适，所以期待丰田能打造出一种让人感觉心情舒畅的空间，比如两名宇航员既能保证个人隐私，又不会排斥对方，而不是了无生机的冰冷空间。”

设计、制作实证机和各种试验将在2025年正式展开。按照阿尔忒弥斯计划的设想，“阿尔忒弥斯3号”，即第三阶段任务期间，将重启载人登月，“阿尔忒弥斯5号”任务期间，将让月球地形车（LTV）执行任务。载人加压月球车将在“阿尔忒弥斯6号”，即第六阶段任务以后登场。本世纪30年代，或许日本的探月车就能为我们传送来前所未见的月面景象。

标题图片：日本正在开发的月面载人加压月球车概念图，2023年（JAXA/TOYOTA）

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