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2023.09.08

TEAM JAPAN挑戰(zhàn)宇宙!LUNAR CRUISER的研發(fā)現(xiàn)況

目錄

? 豐田攜手三菱重工
? 豐田為什么要研發(fā)月球探測車?
? 融合汽車產(chǎn)業(yè)與航天產(chǎn)業(yè)

豐田攜手三菱重工

2019年,豐田宣布將與JAXA(日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu))共同展開載人加壓月球漫游車的研究。后續(xù),面向媒體的說明會于2023年7月21日舉辦。

實際上,與JAXA的共同研究在2022年已完成。目前豐田正在為面向2024年的本體研發(fā)啟動做準備,處于先行研發(fā)的階段。

豐田月球探測車研發(fā)項目組長山下健,關(guān)于此次舉辦說明會的理由,做出了如下說明。

豐田汽車 月球探測車研發(fā)項目組長

山下健

作為共同研究的后續(xù)階段,JAXA方提出的概念討論委托,豐田于2022年秋正式開始推進。

2022年末,我們與三菱重工確認將在系統(tǒng)層面進行共同研發(fā),而非提供單一組件層面合作。

為了讓各位理解本次研發(fā)將以這樣的體制進行,我們特別舉辦了本次說明會。

在這樣的背景下,記者招待會上除了山下以外,三菱重工防衛(wèi)·宇宙領(lǐng)域 宇宙事業(yè)部項目負責人仲島淳先生,JAXA國際宇宙探索中心 技術(shù)領(lǐng)域總負責人筒井史哉先生也登臺做了發(fā)言。

“LUNAR CRUISER”原為豐田對其的愛稱,正式名稱應(yīng)為“載人加壓月球漫游車”。因為該裝置的密閉空間對氣壓進行了調(diào)節(jié),創(chuàng)造出了接近地面環(huán)境的“增壓艙內(nèi)空間”,所以即使是在重力為地面的6分之1、白天氣溫高達120度、夜晚卻低至零下170度的嚴酷環(huán)境中,宇航員也無需像以往一樣,在月球車中,穿著倉外活動服。

筒井先生對其特征進行了簡單介紹。

JAXA 國際宇宙探索中心 技術(shù)領(lǐng)域總負責人

筒井史哉

本次研發(fā)對象的載人加壓月球漫游車,同時具有移動功能和居住功能,所以不受月球的著陸地點束縛,可以長期移動并進行探測。可以說是“在月球表面行駛的宇宙飛船”。

載人加壓月球漫游車全長6米,總寬度5.2米,高3.8米。相當于約2輛小型巴士的大小,內(nèi)有4.5個榻榻米面積大?。s7-8㎡)的艙內(nèi)空間,目標是讓宇航員能在漫游車內(nèi)生活的同時進行月球探測,正在全力進行研究研發(fā)中。

接著,三菱重工的仲島進行了如下說明。

三菱重工株式會社 防衛(wèi)·宇宙領(lǐng)域 宇宙事業(yè)部項目負責人仲島淳先生

仲島淳

至今為止三菱重工參與了國際宇宙空間站計劃,以及宇航員在軌道上作業(yè)的日本實驗艙“希望”號和向宇宙空間站運送物資的貨運飛船“鸛”的研發(fā)。

目前三菱重工正在參與的宇宙項目有:新型物資貨運飛船及作為繞月載人據(jù)點的“Gateway”、被稱為“I-HAB”的國際居住模塊,以及負責月球表面水資源探索的“LUPEX Rover”等,積極參與探索領(lǐng)域的宇宙研發(fā)。我們將活用到目前為止培育的航天器集成技術(shù)和耐宇宙環(huán)境技術(shù)、載人宇宙停留技術(shù),全力支援載人加壓Rover system的研發(fā)討論。

此外,“LUPEX Rover”以21世紀20年代中送上月球作為目標推進研發(fā),其在月球表面取得的各種各樣的數(shù)據(jù),我們認為也可活用于載人加壓月球漫游車的研發(fā)。

另一方面,針對“LUPEX Rover”的研發(fā),豐田也在說明會上發(fā)表了將活用以自動駕駛技術(shù)為首等在地上靠汽車培育出來的技術(shù),全力進行支援。

原本載人加壓月球漫游車是以參加NASA(美國航空航天局)主導(dǎo)的月球表面及火星載人探測計劃“阿爾忒彌斯計劃”為前提進行研究研發(fā)的。筒井先生表示:現(xiàn)在則是以2029年的發(fā)射為目標,在日本負責研發(fā)的方向上推進與美國的合作關(guān)系。

筒井先生

載人加壓月球漫游車允許兩名宇航員在30天的移動中進行探測。

無人乘坐時該裝置也可一邊進行無人駕駛一邊完成各種各樣的活動。它將在阿爾忒彌斯計劃中作為勘探活動的中心,發(fā)揮作用。

宇宙探索項目以國際合作體制為基礎(chǔ),同時,也存在國家間的宇宙研發(fā)競爭,可以說是關(guān)系到各國尊嚴的項目。

因此,載人加壓月球漫游車的研究研發(fā)也得到了眾多擁有先進技術(shù)的日本企業(yè)的協(xié)助,以TEAM JAPAN的體制推進。

筒井先生還談到了,面對國家間的競爭這一側(cè)面情況,在阿爾忒彌斯計劃中,將以TEAM JAPAN負責載人加壓月球漫游車的方向進行調(diào)整,我們認為這是一個自然的趨勢。

筒井先生

阿爾忒彌斯計劃啟航,關(guān)于我們將負責哪些部分,與NASA進行了反復(fù)多次的意見交換,這過程中自然而然地朝著由我們負責研發(fā)載人加壓月球漫游車的方向而推進。

理由之一是NASA對豐田的實績和技術(shù)能力抱有很大期待。

對于日本來說,汽車產(chǎn)業(yè)是具備很大優(yōu)勢的,此外還有日本實驗艙“希望”號培養(yǎng)的宇宙停留技術(shù)。我認為我們的優(yōu)勢可以說正好符合NASA的期待,所以這是必然的結(jié)果。

豐田為什么要研發(fā)月球探測車?

豐田為什么要研發(fā)月球探測車?其意義和目的何在?山下強調(diào)說,研發(fā)月球探測車的根本原因是豐田自成立以來就一直渴求實現(xiàn)的 “產(chǎn)業(yè)報國”思想。

山下

在產(chǎn)業(yè)報國這一思想的激勵下,我們通過推進這個項目,將目標著眼于“技術(shù)的提升”和“人才的成長”。

我們希望在2029年登月之前,便將通過研發(fā)月球探測車積累下來的技術(shù)回饋給社會。

據(jù)山下介紹,載人加壓月球漫游車有四項核心技術(shù),它們分別是再生型燃料電池、越野行駛性能、越野自動駕駛和UX(即用戶體驗,包括宜居性、可視性、可操作性等)。

在說明會上,山下介紹了每項技術(shù)的進展以及它們將如何回饋地球。

首先是再生型燃料電池(RFC),該系統(tǒng)結(jié)合了水電解制氫裝置和燃料電池(FC)。包括MIRAI在內(nèi),豐田多年來致力于研發(fā)燃料電池(FC),并提高了這方面的技術(shù)和可信賴性。在利用好地面上的知識后,再生型燃料電池技術(shù)得到了進一步發(fā)展。

我們知道,月球上的白天和黑夜分別會持續(xù)兩周。盡管環(huán)境如此惡劣,但水資源還是有望存在的。

白天利用太陽能電池產(chǎn)的電和水來生成氫氣和氧氣,晚上則由FC供電,如果能源能夠形成這樣的循環(huán),人們就可以長期穩(wěn)定地探測月球。山下表示,目前他們正在為實現(xiàn)這一目標進行研究。

山下

在月球表面如此惡劣的環(huán)境下,僅靠太陽和水就能持續(xù)發(fā)電的技術(shù),也可以被活用到地面上的各種社會環(huán)境中,比如孤島、偏遠村落、災(zāi)難發(fā)生時的避難所、沖突地區(qū)和難民營等等。

我們相信,通過研發(fā)LUNAR CRUISER完善RFC技術(shù),我們可以為實現(xiàn)循環(huán)型社會做出重大貢獻,進而實現(xiàn)碳中和,這無疑是在幫助解決地球上存在的社會問題。

其次是越野性能。月球表面情況復(fù)雜,有隕擊坑、巖石、斜坡,還覆蓋著大片細粒沙土,即月塵。

山下

我們現(xiàn)在面臨如下挑戰(zhàn):研發(fā)能夠應(yīng)對如此惡劣環(huán)境的輪胎和推進力控制系統(tǒng),以及兼顧行駛性能和電力消耗之間的平衡。

目前,我們正在利用越野行駛測試車輛來研究最適配的運動控制系統(tǒng),并積極與普利司通合作研發(fā)金屬輪胎,以及采用電動技術(shù)的行走系統(tǒng)等等。

據(jù)山下介紹,現(xiàn)階段他們已制造出了一輛越野行駛測試車輛,它的四個車輪分別裝有電動機,且每個輪子都有獨立轉(zhuǎn)向裝置。該車的研發(fā)工作在一個越野賽道上進行,該賽道還原了隕擊坑等月球表面的情況。此外,他們還將在今年內(nèi)制造出一輛原尺寸大小的綜合測試車,并在豐田的研發(fā)設(shè)施內(nèi)設(shè)立一個新的汽車試驗場,以加速相關(guān)研發(fā)工作。

豐田時報對越野行駛測試車輛進行了獨家報道,相關(guān)報道將于9月底發(fā)布。

山下

在月球探測方面,我們正在研發(fā)能夠安全有效地克服巖石和隕擊坑,并且能夠順利爬坡和下坡的越野技術(shù)。

我們相信,從中獲得的知識可以以技術(shù)的形式反饋到地球上,在地面所有地方都實現(xiàn)安心安全的行駛。

融合汽車產(chǎn)業(yè)與航天產(chǎn)業(yè)

接下來是有關(guān)越野自動駕駛的問題。通過山下的介紹我們了解到,月球探索工程中,要在沒有道路和地圖的月球上行駛,越野自動駕駛是非常重要的一項技術(shù)。

山下

因為與地面上的情況不同,月球上無法使用GPS,所以LUNAR CRUISER必須在從未行駛過的地方自行推測自己的位置,判斷周圍是否有障礙物,掌握路面坡度等周邊環(huán)境,制定可供安全行駛的路線。為實現(xiàn)這點必須要有強大的技術(shù)支持。

為挑戰(zhàn)這一課題,豐田不斷致力于新技術(shù)的探究。譬如,在推定自身位置的導(dǎo)航技術(shù)方面,我們就在無線電導(dǎo)航、以恒星位置推定姿態(tài)角的恒星跟蹤器、以三維加速度運算推定出運載體本身速度與位置移動數(shù)據(jù)的慣性導(dǎo)航等技術(shù)領(lǐng)域展開了研發(fā)。

現(xiàn)在,研發(fā)團隊們還使用改造后的RAV4測試車輛,在模仿月球表面情況的汽車試驗場上,推進著關(guān)于自動駕駛功能的研發(fā)評價工作。

山下

適用于月球表面的自動駕駛技術(shù),不僅可以服務(wù)于地球上的汽車安全駕駛,提高汽車在路況極差的環(huán)境中的行駛性能,還可以在遇到災(zāi)害時派上用場,譬如自動、遠程確認受災(zāi)地狀況,還可以向危險區(qū)域運送物資。

最后,不容忽視的還有用戶體驗問題。月球探索工程預(yù)計將由2名宇航員在狹窄的車內(nèi)生活1個月。

實際的月球探索中,宇航員要在荒涼且只有黑白兩色的枯燥月球環(huán)境里,1天之內(nèi)最多要堅持8小時,6天不間斷地進行越野駕駛。

在這種情況下,宇航員們的精神負荷將非常高,如此便會導(dǎo)致工作效率下降、熱情減退。另外,由于很難通過肉眼判斷行駛路線,所以精神疲勞還會導(dǎo)致操作與判斷錯誤風(fēng)險的上升。

山下

即使環(huán)境惡劣,但我們依然希望能為宇航員們提供盡可能舒適的居住空間,與方便的操縱功能,降低他們的精神負擔和操作失誤風(fēng)險。

隨著近幾年的研發(fā)推進,我們還制作了原尺寸艙內(nèi)實體模型,設(shè)想出真實的居住空間并展開各種研究,使用駕駛模擬器穩(wěn)步推求驗證。

希望能夠為遠離地球,在狹窄空間里處于極限狀態(tài)的人們,提供安心、舒適的移動、公私兼顧的健康生活。

山下激情澎湃地說道:在汽車實現(xiàn)了自動駕駛和個人移動性(personal mobility)等多樣化形式的現(xiàn)今,他們能夠通過上述研究,為以人為本的移動出行設(shè)計做出貢獻。

山下

雖然上文中我們介紹了許多關(guān)于LUNAR CRUISER的核心技術(shù),實際上它的研發(fā)還涉及到許多其他領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)。

譬如,在沒有空氣的月球表面如何散熱、加壓車體的構(gòu)造、如何與地球保持通信等,不勝枚舉。

開展如何將這些元素融合到一輛月球探測車上的研發(fā)工作尤為重要,致力推動這方面工作的企業(yè)絕不只有豐田一家。

今后,我們應(yīng)以2029年的登月為目標,與各志同道合的公司展開合作,不斷融合汽車產(chǎn)業(yè)與航天產(chǎn)業(yè)。

豐田有著“道路鍛煉人,亦鍛煉車”的思想。
而月球表面可謂是極端路況之最,即我們在向終極的鍛煉發(fā)起挑戰(zhàn)。

相信在佐藤恒治社長所提出的“一起改變汽車未來”的方針下,以變革成為移動出行公司為目標的豐田汽車制造,定會取得成果。

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