几十家科研单位争做月球车 性能外貌仍处于设想

2019-08-30 14:36 来源:未知

中国航天报 记者 胡群芳陈永杰随着月球探测系统工程的正式立项与实施,月球探测的二期工程蓝图也浮出水面。我国的月球探测二期工程将发射月球探测器登陆月球,而实施这一目标的重要手段之一就是月球车。月球车又叫“登月机器人”、“月面自动探测器”等。据有关专家透露,目前,国内已经有一批高校和科研院所瞄准月球车研制项目,进行了先期的方案设计和研制,如航天科技集团公司502所、北京航空航天大学、清华大学、北京理工大学、中国科技大学、哈工大、国防科技大学等十几家高校和科研单位。本文将介绍几个单位正在进行研制的月球车,也许我国未来的月球车就在其中。■ 502所的月球车发挥GNC技术特长航天科技集团公司502所从1998年就开始了月球车虚拟样机的研制,并在2002年通过计算机完成了虚拟样机的设计,目前正处于关键技术研究和样车研制阶段。502所目前正在研制的是6轮摇臂式月球车。为更好地适应月球环境、减少布线、优化控制性能,设计中将轮系的电机、减速机构、驱动、控制、通信、数据采集与处理、传感器等全部集成于轮部,形成独特的一体化轮系系统,实现软硬件的模块化。据502所空间机器人与智能控制研究室主任陈建新博士介绍,月球车的研制涉及到材料、机械、控制、车载传感器等多方面的技术,同时月球车要在月球的高温差、高辐射、地形多变的环境下工作,对月球车的各项技术要求非常高。502所主要从事航天器控制研究,在空间机器人的智能自主制导、导航与控制技术方面取得了丰富的研究成果,有一系列成熟的控制理论与方法。因此,该室将月球车的导航与控制系统作为月球车研制的重点,综合立体视觉图像处理、环境感知和重构、多传感器信息融合、智能自主导航、路径规划与避障等多项技术,在严格的通信约束、功率限制以及有限的计算容量下增加探测车的自主性。502所计划于今年年内研制出6轮摇臂式月球车的原理样车。由于处于航天系统内,对各项月球车技术指标相对熟悉,陈建新主任对最终参与月球探测二期工程很有信心。■ 哈工大的月球车从两轮到12轮的都有今年年初,“哈工大机器人上月球”曾被评为“2003年哈尔滨人最期待的十件大事之一”。据哈尔滨工业大学航天学院刘暾教授介绍,哈工大调动各院系的优势,共同成立了研究月球车的课题组和深空探测技术研究中心,从1999年开始进行了系统研究。目前,哈工大科研人员已做了从两轮到12轮的多个月球车模型。哈工大在前苏联、美国的月球车的基础上进一步改进,除研制了6轮、8轮的月球车之外,提出了新型两轮并列式新结构月球车,这是该校自行研制的、具有独立知识产权的新型月球车结构。此前,哈工大的3种型号样车曾向公众展示,其中就有两轮并列式和6轮摇臂——转向架式以及行星轮式。这3种是针对不同环境对月球平衡性、越障性、速度和抗颠覆性的要求而设计。如遇到月球车着陆区域平坦,对越障能力要求不高,两轮月球车即可完成任务,而遇到地形复杂的地区则需要6轮或12轮月球车。据哈尔滨工业大学有关人士说,月球车仍处于理论研究阶段,例如,通过动画演示计算出所需要的数据,通过模型演示月球车的运动情况等。据介绍,目前的月球车样车用普通的金属材料制成,是不能真正上月球的。■ 北航的月球车能9自由度6足全方位步行由北京航空航天大学提出的9自由度6足全方位步行月球车有着较大突破,利用巧妙的6足月球车至少由18个自由度减少为9个自由度,并可实现全方位的行走;可在脚与地面无滑动的情况下实现任意度连续转向,转向问题是步行机的一个最大问题,9自由度6足全方位步行月球车是一个真正意义上的自由行车,具备一定的运载能力,具备较强的越障和爬坡能力。9自由度6足全方位月球车,能确保月球车在月球上轻松越过18厘米高的障碍,而车身没有大的起伏,真正做到在月球上“如履平地”。采用电动方式驱动,用太阳能和燃料电池供电。其上装备机械手和三维立体摄像机,具有全新摄影功能,并能将照片传回地面控制中心。能够自动识别路面、选择路径,完成采集样本等月球探测工作。目前,北京航空航天大学正在加紧研制9自由度6足全方位月球车的验证样机。■ 清华大学的月球车6轮如履平地1998 年,我国有关方面通过了由清华大学牵头的“月球探测机器人总体方案设计及关键技术分解”的立项研究。 由于月球表面崎岖不平,所以由清华大学计算机系正在研制的月球车采用了6个轮子,其中每侧的两个轮子通过两个摇臂与另一个轮子相连,车尾还有一个摇臂用来减轻车身的起伏。月球车每个轮子里都装有一台发动机,采用自备电池和太阳能电池供电,每个轮子都可单独启动,这套独特的驱动系统能确保月球车在月球上轻松越过18厘米高的障碍,而车身没有大的起伏,真正做到在月球上“如履平地”。此外,月球车前部还装有一排4个探照灯,顶部装有一台三维立体摄像机,这台有三个摄像头的摄像机具有全新摄影功能,并能将照片传回地面控制中心。在此前这一款月球车向公众展示时,清华大学有关专家表示,清华大学月球车还无法适应月球上的环境。中国月球车的最终方案将由用户来确定,美国在进行月球探测时也由多家同时进行样车研制,最后从中确定一家。■ 欧阳自远如是说近日,记者采访了中国探月工程首席科学家欧阳自远院士。欧阳院士说这些单位参与的积极性值得肯定。但目前探月工程小组还没有提出对月球车最终的、具体的各项指标,所以各单位的月球车日后必须与月球探测的要求结合起来,进行重新设计和修改。今后将提出月球车的总体技术要求,并采取竞争机制,优选最适合月球探测指标的月球车项目。

我国披露月球车标准并将在全国招标 要求月球车有“摔、爬、滚、打”抗太空“骚扰”的功力

体重120公斤最快行驶速度可达200米/小时

“中国探月工程二期计划的核心———月球车的各项技术参数和需要完成的科研任务已经出台。下一步,将由全国范围内的科研单位展开公开竞争,制造‘中国版’的月球车。”3月15日,中国“嫦娥工程”月球应用科学首席科学家、中国科学院院士欧阳自远首次对外透露了月球车开发研制的消息。

  本报上海4月23日电(记者 王春) 记者今天从上海市科委月球车项目验收总结会上获悉,集合上海数家科研单位智慧的“月球车”———“月面巡视探测器”样机诞生了。

月球车研制项目

  在上海航天局的实验室现场,记者看到,科研人员专门用类似月球土壤的火山灰围构成了月球表面凸凹不平的地形,模拟重力、光照环境,一台正在爬行上山坡行走并由6个车轮架构起的金黄色方体月球车样机,正在展示着自己跨沟越障的本领。这个看起来笨笨的小家伙轻松地爬过了一个35度的斜坡,然后转弯、越过石头、跨过沟壑,高难度动作一一顺利完成。

将采取全国公开招标方式

  “样车已经将体重减到了120公斤,长度为1.5米,宽度为1米。”据该月球车项目专家胡震宇介绍,从原理样机到成为真正意义上的“月球车”,要攻克极端温差以及相当于地球1/6重力环境下的生存适应、视觉导航等诸多问题。此台“月球车”主要在六轮摇臂、热控、电源、导航、数传等八大系统的关键技术方面得到突破。6个轮子组成的月球车不仅不会下陷到松软的月壤里爬不出来,还可以自主地进行障碍识别、路径规划、运动规划及牵引控制。桅杆装有月面巡视探测器的视觉系统,前方设计了一对立体视觉装置,好像是人的两只眼睛,不仅可以帮助月球车看清月表地貌,还可测算出障碍物的距离。后方可开合的“太阳帆板”保温装置,能使月球车可以适应150℃至零下180℃的环境。

据《法制晚报》报道,欧阳自远介绍,此次的月球车研制项目将采取在全国公开招标的方式,发挥各科研院所的优势集体完成,以提高我国航天技术的整体科研水平,为下一步的火星探测计划储备力量。

  据悉,该月球车设计的最快行驶速度可达200米/小时。而实现同样的科学目的,国外的月球车重量是800多公斤,车长约为2.8米。

我国的月球探测工程分为“绕、落、回”三步。在第二期工程中,将在月球探测卫星探测的基础上,优选月球车着陆区,重点掌握月球软着陆技术。此后,将通过月球车、自动机器人技术实施科学探测目标,勘探月球的地质结构、地形等。

  探月工程开启了中国深空探测的崭新篇章。月球车,是探月二期工程探测器系统的重要组成部分,计划2013年由着陆器携带抵达月球表面,完成月面巡视勘察和就位探测。月球车的研制成功对提升我国的自主创新能力,带动相关产业发展,推进月球探测、火星探测工程将产生深远影响。

专家表示

来源:科技日报

自主研制带有一些盲目性

据悉,自我国探月计划获得国家批准开始,月球车就成为全国众多高校和科研单位的研究热点。航天集团502所、北京航空航天大学、清华大学、北京理工大学、中国科技大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学等十几家高校和科研单位均瞄准月球车项目,进行了先期的方案设计和研制。

目前,关于月球车项目的研究,部分单位尚处在方案设计阶段,而有些单位已制作完成了模型样车,甚至在展览中公开亮相,参与热情可见一斑。

据欧阳自远介绍,这些单位、学校主要是在进行自主研制,多少带有一些盲目性,月球车的研制必须与月球的探测目标和探测要求结合起来。

目前,月球车的各项技术参数及需要完成的科研任务已经出台,下一步的工作就是在全国科研单位中展开公开竞争,充分发挥各单位的优势,优选最适合月球探测指标的月球车。

月球车性能

能“摔爬滚打”适应太空环境

据欧阳自远介绍,负责此次探月任务的月球车不但要具有前进、后退、转弯、爬坡、取物、采样和翻转(跌倒后能翻身)等基本功能,还要具备识别、爬越、绕过障碍物等初级人工智能。

www.8522.com,此外,由于月球车需要在太空环境下执行探测任务,因此还必须具备航天器的特点,能适应太空的特殊环境。不仅要经得起发射、降落过程中的“摔、爬、滚、打”,还要受得住太空环境经年累月的“骚扰”。

月球车上所使用的电子器件特别是对辐射尤为敏感的高集成度微电子器件,应当具有相应的抗辐射加固措施,并保证在长时间的月球极端温度以及低重力条件下能够正常工作。

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追加6亿确保“嫦娥”奔月

据“嫦娥工程”月球应用科学首席科学家欧阳自远院士介绍,为确保我国绕月探测工程(“嫦娥工程”)的成功,国家有关部门近日决定,在已经投入14亿元的基础上,再追加投资6亿元。

据了解,中国探月工程一期———绕月探测工程发射的“嫦娥一号”卫星是中国首颗绕月探测卫星,“嫦娥一号”将于今年8月全面进入设备投产阶段,预计2007年前发射。

据悉,从国家气象局传来消息,2005年3月14日上午,国家卫星气象中心与中国科学院国家天文台正式签署了嫦娥工程地面应用系统应用软件开发合同。

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“神舟星”和“杨利伟星”昨被正式命名

天上有颗星名叫杨利伟

据新华社北京电经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准,由中外天文学家分别发现的两颗小行星被正式命名为“神舟星”和“杨利伟星”。命名仪式3月16日在北京航天城隆重举行。中国载人航天工程指挥部和航天英雄杨利伟分别获赠了命名证书和铜匾。

小行星是太阳系中的重要天体。小行星的命名是一种崇高的国际荣誉。国际天文学联合会专门成立了由五大洲天文学家组成的国际小行星命名委员会,负责审议小行星的命名。小行星命名一旦获得通过,将成为这颗小行星的永久星名,为世界各国公认。“神舟星”和“杨利伟星”的命名,是国际社会对我国载人航天飞行取得重大成就的充分肯定。

新闻链接

■“神舟星”是中国科学院紫金山天文台于1981年10月25日率先发现的太阳系小行星,先后得到前苏联克里米亚天文台、捷克克列特天文台、欧洲南方天文台、美国洛威尔天文台等8个天文台的观测证实,国际小行星中心于1998年给予第8256号国际永久编号。这颗小行星以椭圆轨道绕日运行,距地球最远距离达5.62亿公里,最近距离为0.98亿公里。

■“杨利伟星”是西班牙天文学家艾斯特于1991年6月6日在欧洲南方天文台发现的,国际永久编号为21064号。这颗小行星距地球最远距离达6.86亿公里,最近距离为2.69亿公里。

其他探月计划

■美国美国总统布什曾发表讲话,提议最早在2015年,最晚不超过2020年,美国宇航员将重返月球,在月球上建立科研基地。

澳门新萄京8522,■欧洲宇航局第一个月球探测器“智慧1号”2005年1月进入绕月轨道飞行,开始探月。

■印度将于2007年发射无人宇宙飞船,对月球进行首次科学探测,2015年之前实现宇航员登月。

■日本计划于2006年首次发送月球探测卫星,练习和掌握月球软着陆技术。

探月回顾

●1958~1976年美国与前苏联一共发射了83个无人月球探测器;

●1969年“阿波罗11号”实现了人类登月之梦,在月球探测中取得最辉煌成果;这一年,先后有12名宇航员踏上月球,并向地面带回440公斤的月岩样品;

●1972年美国“阿波罗计划”结束。此后,月球探测有所降温,因为探月活动耗资巨大。

月球车市场“硝烟四起”

为能抢到率先登月的先机,各科研院所纷纷亮出看家绝活儿。早在“嫦娥工程”公布月球车标准之前,国内各科研院所为能抢到率先登月的先机,纷纷推出自行研制的月球车。

月球车之曝光最早

研制单位:哈尔滨工业大学

2003年11月24日,第五届中国国际空间技术展览会上,由哈工大航天学院研制的月球车成为国内最早露面的月球车。目前的样车是用普通金属制成,不能真正上月球。

月球车之最灵活

研制单位:北京航空航天大学

北航推出的月球车可实现全方位的行走,可在脚与地面无滑动的情况下实现任意角度连续转向。具备一定的运载能力、较强的越障和爬坡能力。

月球车之不"栽跟头"

研制单位:解放军某技术院

该院设计的月球机器人不同于目前国内外的月球车概念,其最大优势就是可以原地随意转弯,并在月球表面复杂的地理环境下不会轻易“栽跟头”。

月球车之最先进

研制单位:航天集团502所

该所正在研制的是6轮摇臂式月球车,为更好地适应月球环境,在设计中将轮系的电机、驱动、通信、数据采集与处理等全部集中在了轮部,形成一体化轮系。

月球车之"如履平地"

研制单位:清华大学

由于月球表面崎岖不平,所以清华正在研制的月球车采用6个轮子,每侧的两个轮子通过两个摇臂与另一个轮子相连,车尾还有一个摇臂来减轻车身起伏,能轻松越过18厘米高的障碍。

月球车之最可靠

研制单位:中国科技大学

中科大的月球车采用机器人团队(多机器人)执行探测任务,每个机器人只完成一项特定任务,即使某个机器人出现故障,其他机器人仍能正常工作。

重庆时报 2005-3-17

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