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欧空局月球车选拔赛第一阶段,5个团队胜出

来源:比利时 时间:2025/3/16
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月球看似贫瘠,事实也的确如此。然而,我们这些好奇的灵长类动物仍然对探索月球非常感兴趣,想要揭开月球的秘密,并希望在那里长期存在。但人类的存在必须需要水,而月球上只有一个主要水源:月球两极阴影环形山中的冰冻水。

人类以前曾登上过月球。现在,月球再次成为我们的目标,但这次我们想多待一会儿。要做到这一点,我们需要先进工具的帮助。其中一种先进的工具就是探测车,它们将在探索月球的过程中发挥关键作用。

最近的研究表明,冻结的水分布在月球的不同区域。但月球的两极才是最有希望的来源,尤其是月球南极。南极的陨石坑处于永久的阴影中,那里的水冰和其他挥发物可以追溯到太阳系形成的年代。

上图:图片显示了月球南极(左)和北极(右)的表面冰分布,由美国宇航局的月球矿物学测绘仪仪器检测到。

水对人类在月球上居住至关重要。想要将大量的水运输到那里是不可能的,所以必须就地取水。我们需要喝水,同时,我们也可以把水分解成氧和氢。氧气用于呼吸和植物繁殖,氢气用于火箭燃料。

但在我们能够依靠阴影坑中的冰冻水之前,我们需要更多地了解它和它所在的地形。因此,我们需要月球探测车。这也是欧空局(ESA)和欧洲空间资源创新中心(ESRIC)一直想做的事情。

ESA和ESRIC向加拿大和欧洲的公司发起邀请,让他们参与月球车选拔挑战赛。ESRIC让来自12个团队的探测车,在荷兰一个前飞机库的模拟月球环境中进行测试。月球极点区域与阿波罗任务着陆的平原高地区域有很大的不同。月球南极布满了坑坑洼洼的环形山,在那里,几乎不出地平线的太阳只能从侧面照射月球。

组织者在机库周围散布了吨的熔岩来模拟这种环境。然后他们在周围铺上岩石,再铺上块直径超过1米的大石块,每一块都被精确地定位。

上图:模拟月球环境中的竞争月球探测车之一。

ESRIC在一张模拟轨道图的地图上把巨石的位置给了探测器团队。地图向团队展示了他们需要导航的大尺度特征,但小尺度特征则让他们感到意外。这模拟了一个实际的任务,轨道图可以让月球车为它们在月球表面的任务做准备,但不是完全的。模拟的月球表面被隐藏在一个黑色的帘子后面,因此研究小组只能通过月球探测车上的传感器看到环境。

负责监督欧空局第一阶段比赛的马西莫·萨巴蒂尼解释说:“参赛的探测车必须在整个测试环境中导航和绘制地图,以寻找可用的资源——这意味着首先要追踪它们的位置,确定它们进入的最佳和最安全的通道,然后收集关于它们发现的岩石的特征和成分的信息。”

“各个团队在探测车的运动方面采取了不同的方法(有轮式、履带式和步行式车辆)以及视觉和多光谱仪器,在少数情况下是多辆而不是单辆漫游车。12个团队中有5个进入了下一阶段,并获得了开发补助金,以在今年秋天由ESRIC在卢森堡主办的第二阶段挑战开始之前,提高他们的技术准备水平。”

上图:参加挑战的两辆步行探测车和一辆轮式探测车。

每个团队有2.5小时的时间来完成任务。他们的探测车必须穿越月球表面的障碍,前往一个陨石坑,然后勘探资源。需求是具有挑战性的,并不是每个团队都是成功的。一些探测车照明不足,另一些则耗尽了电力,还有一些团队与他们的探测车沟通困难。虽然不是每个团队都到达了陨石坑完成了测试,但这个阶段的测试模拟了对月球进行远程操作的实际体验。公平地说,每个人都学到了很多东西。

上图:其中一辆探测车在测试期间遇到一块巨石。

弗兰兹卡·扎尼格是联合组织者之一,负责监督欧洲航天局探测车试验的第二阶段。他说:“所有参赛队伍都发现了积极的体验,即使是那些没有进入下一阶段的队伍。每个人都对自己的技术进行了一次实际的、高压的试验,这有助于突出任何仍需要改进的功能。”

上图:都灵大学团队为首届ESA-ESRIC空间资源挑战赛准备他们的探测车。

这一轮有五支队伍晋级。每个团队都赢得了7.5万欧元的合同,以进一步开发他们的探测车。明年秋季,这五支队伍将于9月7日至9日在卢森堡进行下一轮比赛。这一挑战将与这次类似,各团队将在设定的时间内绘制出模拟月球环境。

鲍勃·兰博雷是ESRIC战略顾问兼项目经理。兰博雷说:“ESRIC期待着欢迎这五位获奖者来到卢森堡。通过ESRIC奖,我们将支持最终获胜者进一步成熟他们的设计,并有望在不久的将来登上月球。

上图:竞争的探测车之一,正在通过挑战。

目前,欧洲航天局正在进行欧洲大型后勤着陆器(EL3)任务,该任务最早可能在年到达月球。它还处于概念和设计阶段,但如果继续下去,EL3将是一个多功能着陆器,能够向月球运送不同的有效载荷。其中一个有效载荷将是一个月球探测车。

历史上的阿波罗登月任务,和即将到来的阿尔忒弥斯登月任务之间存在着关键的区别。阿波罗号的宇航员在白天工作,从来没有在月球上寒冷的黑暗中度过一个夜晚。但是,未来的任务,特别是去永远被阴影笼罩的月球南极,将不得不与寒冷和黑暗作斗争。这需要一种具备足够的能量和照明等条件的强大的月球探测车。在这些挑战中,其中一辆月球车可能会成为EL3最终登月的月球车的前身。

进入下一阶段的五个团队是:

苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学(瑞士)

ukasiewicz-PIAP(波兰)

FZIForschungszentrumInformatik(德国)

空间应用服务和卢森堡大学、动态成像分析和拉帕尔马研究中心、洛林大学和开放大学(比利时/卢森堡/英国/西班牙/法国)

任务控制航天服务公司(加拿大)

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