特斯拉注意啦，下一辆太空汽车可能是丰田

当埃隆·马斯克首次发射重鹰火箭，将他的樱桃红特斯拉跑车(Tesla Sportscar)送入太空后不到一年之际，日本宇航研究开发机构(JAXA)和丰田(Toyota)宣布团结开发载人月球车计划。

2019年3月12日揭晓的这项声显着示，日本将加大太空探索力度，使用本国擅长的关键技术，尤其是汽车领域。JAXA与NASA有望在2020年4月签署协议，将丰田月球车送上月球外貌。

对于马斯克特斯拉跑车来说，另有一个坏消息：这款丰田月球车续航里程约莫1万公里，大大凌驾特斯拉续航能力。这一大幅提升得益于下一代燃料电池技术。

JAXA副局长若田（Wakata）表现：「JAXA正在研究将种种方案和技术应用于特定的太空任务。载人月球车将是支持人类探月的重要部门，预计将在21世纪30年月实现。我们目的是2029年发射这款月球车。」

对于JAXA来说，互助研发月球车是明智之举。因为汽车公司拥有高度蓬勃的机械人技术和自动驾驶技术。这款月球车可以一次搭载宇航员长达数周，让宇航员具有更大运动规模在月表探测，就像阿波罗月球车一样。

但与阿波罗月球车差别的是，丰田月球车除了具备加压舱以外，还具备自动驾驶能力，在宇航员脱离之后，可以自动行驶到达下一个指定所在，等候下一批宇航员。

这款载人月球车将是一种能力特殊的交通工具，有望推动丰田掌握极限履历，跨越整个地球。「月球将是我们要征服的第六个大陆。」丰田执行副总裁寺师茂树（Shigeki Terashi)声称。这是一个前所未有的挑战。究竟月球差别于地球，是一个很是严酷的情况，昼夜之间存在着极大温差，而且充斥着破坏性甚至致命性宇宙辐射。

在人工智能和自动驾驶方面，丰田可以使用著名人型机械人KIROBO的履历。这款智能机械人曾在2013年进入国际空间站，成为首个在太空说话的机械人。

对于辐射情况和加压生命支持系统，丰田会与JAXA密切互助。JAXA希望号KIBO日本实验舱（Japanese Experiment Module 缩写JEM），是日本在国际空间站首个可居住的载人太空舱段。同时还具有非增压实验区和遥控机械臂，这两项技术对研制月球车都很有资助。

此外，日本还拥有为国际空间站发送自动补给飞船的富厚履历。发射自动货运补给飞船（HTV）需要富厚的自主操作履历，因此可以应用到月球车上，并联合丰田对自动驾驶的明白和掌握。丰田需要使用这些先前履历，才会更有掌握乐成进军月球车领域。

发射质量是个问题

只要涉及太空发射，每一磅或每一公斤都很重要。回首NASA登月，首次使用月球车是在J级登月任务——阿波罗15号，质量就成为了问题。其时NASA将月球车质量上限设定为400磅(181公斤)。让工程师们沮丧的是，设计目的并没有到达。由于只有17个月时间用来准备登月任务，所以波音和通用汽车基础没时间字斟句酌地设计月球车。NASA面临的问题，每增加一千克质量，就要消耗更多千克燃料。月球车重达210公斤，实属超重。最终NASA同意在设计得足够紧凑之后，使用登月舱扇形贮藏间支解空间来增加燃料。

如果JAXA和NASA计划将一辆丰田车送上月球，那么就需要一辆足够大足够强的着陆器，以便能宁静降落在月球外貌。丰田月球车加压空间险些是阿波罗登月舱的两倍大。作为参考，阿波罗登月舱宇航员加压空间约为235立方英尺(6.7立方米)，可居住空间仅为160立方英尺(4.5立方米)。丰田月球车设计质量约为3000公斤，这比当年阿波罗时代着陆器要少得多。减轻质量对于着陆月球很是有用，因为这种量级已经乐成着陆过，所以更有可能实现宁静着陆。

比照20世纪60年月阿波罗计划，如今技术已经有了相当大的进步。蓝色起源已公布新一代月球着陆器蓝月（Blue Moon）设计稿。据悉，蓝月着陆器能够向月球外貌运送重达4500公斤(9900磅)物资。

这艘航天器也可能用于NASA探月任务，好比2024年前往月球南极执行探测任务。丰田月球车设计质量处在蓝月着陆器的运送能力规模之内，可以由该着陆器部署到月表。

质量频增还是个问题

看得出来，丰田月球车可以用蓝色起源的蓝月着陆器以及新格伦火箭送到月球上，这种可行性显而易见。然而，太空任务面临的最大挑战之一就是航天器质量不停增加。当工程师们试图优化航天器以满足恶劣月球情况要求时，经常会发现质量也会随之增加。随着航天器需要不停设计测试和验证，就会发现轻量化的部件显然不够用，为了增强稳定性进而增加重量。

一种情况是因为抵御辐射导致的增加质量。当年阿波罗任务期间，人们一直担忧宇航员可能会袒露在高水平的宇宙辐射中。地球因为有磁场和大气层作为掩护罩，让地球人免受致命的太阳耀斑以及银河系宇宙辐射(GCR)的伤害。GCR来自太阳系外、银河系内的高能辐射。这种高能辐射甚至能毁掉月表探测器、月球轨道航行器。月球并没有像地球那样的磁场，效果是无法屏蔽来自太阳外貌发作的SPE(太阳粒子事件)。

身在月球外貌的宇航员可以受到月球自己的部门掩护，因为月表风化层有助于阻挡一部门银河宇宙辐射。你可以想象一个大的健身球，在上面放置一个乐高小人(需要用胶带把小人牢固住)。你对着健身球放一盏灯，从低角度看，这个小人会收到更少的光线，当光线被球盖住时，就不会接受光了。凭据这一逻辑，宇航员在月表停留时间是深空宇航员的两倍，接受相同剂量的宇宙辐射也是不难想象的。你不妨可以从NASA2005年宣布的一份月球任务防辐射陈诉中相识到更多技术细节。

纵然有月球外貌的部门掩护，但由于缺少月球磁场和大气层掩护，宇宙辐射仍然是一个不小的挑战。NASA使用月球磁场漫衍图已经发现一些局部磁园地带，GCR和SPE辐射量大大低于正常值。NASA将未来月球基地设计在月球表层之下，而且在月球基地上方放置足够多的月球岩石，从而淘汰GCR和SPE摄入量。在月球上驾驶丰田车绝非易事，究竟在月表上摆放许多石头并不现实。登月宇航员出舱运动，或者在月表行走或者开着丰田车，都是很是容易遭受宇宙辐射的。

因此，宇航员摄入量很大水平上取决于任务期间太阳运动、局部磁场量，以及月球车防辐射能力。屏蔽辐射越多，需要运送到月球的物资就越多。另有一些设计提出使用水冰作为辐射屏障。不外问题又转回来了，屏蔽辐射越多，所需物质设备就越多，而运送其他物资和科学设备就会越少。

跟辐射有关的另有阳光。

月球外貌每个月都要履历354个小时的夜晚和354个小时的白昼。由于没有大气层资助调治温度，昼夜温差很大，从-137℃到+121℃，月球车必须经得起这种磨练，这就增加了设计庞大度。

为了给月球车提供动力，丰田设计使用可展开式大型太阳能电池板，并配备一个蓄电池系统来储存分外的电能。如果月球车想要在月球夜间运行，就需要同时配备其他替代能源系统。

另有一个最大问题

除了宇宙辐射、温差颠簸和没有空气之外，另一个关键挑战：月尘。每次阿波罗任务都要面临月尘的挑战。凭据NASA约翰逊航天中心一篇研究论文显示，每位登月宇航员都曾陈诉月球粉尘带来的困扰。主要包罗三个方面：粉尘附着和磨损；粉尘静电；(C)粉尘携带。这种很是细小的粉尘具有很强的侵蚀性和活跃性。

阿波罗17号指挥官尤金·塞尔南(Eugene Cernan)曾在2002年公布的阿波罗17号任务陈诉中，详细叙述了月球粉尘所带来的挑战。

「在月表探索时最恼人、最受限制的地方就是月尘，会附着在一切物体外貌，无论什么工具，皮肤、宇航服、金属，无论什么，它都是限制摩擦，就像所有工具都被它淹没了一样。」

只管有NASA的以往履历（丰田很可能会从中吸取履历），但有关月球粉尘另有许多不为人知的地方。

歉仄，埃隆，你把自己的私人坐骑发射到火星四周的深空算不上是太空驾驶。事实上，这辆车设计初衷就不是为了搞定月球粉尘或者此外什么贫苦。丰田月球车则必须依赖于第一手资料，努力解决NASA履历过的挑战。

阿波罗登月宇航员陈诉称，驾驶月球车(LRV)的时候，会有大量月球粉尘被扬起，笼罩着月表。

只管这些照片看起来很酷，但太多的灰尘无疑会增加机械外貌的摩擦力。因为增加外貌的磨损与撕裂，这种磨蚀现象会大大降低仪器设备的使用寿命。换句话说，月尘随处都是，很可能会导致机械故障。由于没有丰田经销商或者4S店前去修理，前期设计丰田月球车时必须认真思量，只管淘汰月尘。

阿波罗12任务期间，通过对「勘察者3号」登月着陆器磨练，效果获得了进一步证实。NASA发现，无论是裸露的铝外貌还是油漆外貌，月球粉尘积累和附着都比预期的要大。其实，JAXA和丰田都知道，载人登月任务另有许多挑战，但仍会朝着2029年月球车着陆目的挺进。

JAXA副局长若田（Wakata）声称：「JAXA正在研究将种种方案和技术应用于特定的太空任务。载人月球车会是支持人类探月的重要组成部门，我们预计将在21世纪30年月实现。我们目的是2029年发射这款月球车。」

只管面临种种各样的挑战，但丰田月球车看起来还是一个相当不错的观点，如果实现的话，将扩展未来登月宇航员的科考规模，成为月表探测任务的关键载具。

本文作者：Bill D’Zio

WestEastSpace.com

团结首创人

拥有工程学学位，是一位资深的跨国跨领域治理者，在评估、优化、授权庞大系统分包条约领域具有富厚履历。与火箭、卫星、航空航天、核工业等保持互助。