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本文作者——孔新|环球时报武器航天特约撰稿人
5月上旬,香港《南华早报》报道了嫦娥八号月球探测器的一条消息:香港高校将为嫦娥八号提供一台月球车,最大特点是携带人类历史上第一台登月的双臂机器人。
(“月面多功能操作机器人暨移动充电站”模型)
嫦娥七号就打算带机器人上月球,但用的是单臂。嫦娥八号这台是真正意义上的双臂,操作灵活性和稳定性大幅提升,意义非常重大。
不过双臂机器人只是嫦娥八号的亮点之一,它的飞行目的远不止于此——嫦娥八号是月球基地建设过程中的关键一环。
(人形机甲在航天领域大有可为)
根据国防科工局发布的消息,嫦娥八号计划于2029年前后发射,着陆在月球南极附近的莱布尼茨-贝塔高原,主要任务是与嫦娥七号共同开展科学探测和资源开发利用验证试验,为国际月球科研站建设做准备。
嫦娥八号有五大任务,其中直接涉及月球基地建设的有两个:月球原位样品分析及资源就位利用实验与研究,以及月表环境下小型封闭陆生生态系统实验与研究。这两项研究,中国已经无可争议地跑在了美国前面。
(香港高校获得嫦娥八号合作机会)
原位资源利用是美国航天界多年热议的话题。NASA为此提出了大量方案,包括轮形机器人取土、3D打印盖房、星舰躺平充当住舱等等。但上述想法目前都还停留在PPT上。美国月球探索活动的核心目标,是在2027到2028年把宇航员再次送上月球表面。至于原位资源利用,那是之后才考虑的问题。
嫦娥八号的任务设定说明,中国正在平行推进原位资源利用和载人登月,而且前者的进度还更快。这符合中国科技研究多年来小步快跑的原则。
(月壤砖已经在地面成功烧制,下一步就是去月球测试)
嫦娥八号的原位资源利用试验内容看起来并不复杂——利用月壤制砖。但这恰恰是月球基地建设的基本条件。砖块是人类建筑史的重大发明,可以说没有砖块就没有人类文明。考古发现,人类最早的烧结砖出现在两河流域的马德胡遗址,距今7000到6500年。中国最早的烧结砖在陕西蓝田新街遗址发现,距今大约5300到5000年。
如果嫦娥八号试验成功,那将是第一次在其他星球上制造出砖块。产品很土,却是人类文明的一大步。
(未来中国月球基地)
嫦娥八号能开展这样的试验,与前期嫦娥探索活动密不可分。特别是嫦娥五号和六号成功取回了月壤,才让我们知道了月壤的成分和特性,找到了烧砖的方法。之后人们就可以看到基建狂魔本色出演了。
嫦娥八号在国际合作方面的做法也远超阿尔忒弥斯计划。NASA竭力鼓吹合作,加入阿尔忒弥斯项目的国家已有67个,但美国至今没有给这些参与方提供直接的科研机会,单纯是希望他们出钱。已经提供的合作内容,NASA也并不珍惜,甚至欧洲航天局交付的舱段都出现了腐蚀。
(嫦娥八号的广泛国际合作)
嫦娥八号作为一种不算特别大的探测器,拿出了200千克载荷资源用于国际合作。经过遴选,有11个国家和地区、1个国际组织的14个项目入选,协调后集成为10个。来源地覆盖亚洲、非洲、欧洲、美洲,有发展中国家也有发达国家,有不结盟国家也有北约国家,充分体现了中国的诚意。
因为美国自己制定的沃尔夫条款,美国科学家没有得到入选机会。这条2001年出台的法规禁止NASA与中国航天机构合作,如今反倒成了束缚美国自己的枷锁。中国航天在国际合作上越走越宽,美国却自我封闭,这个反差越来越明显。
(阿尔忒弥斯计划的资源几乎被载人飞行占用殆尽)
再来看看香港高校的月球车。这是香港科技大学和香港理工大学合作的项目,全名是月面多功能操作机器人暨移动充电站。从名字就看得出来,它不仅是一个双臂机器人,还承担着给其他设备充电的功能。
从香港媒体公布的图像看,这台月球车和玉兔造型截然不同。它只有四个车轮,一块太阳电池从前向后掀起,像风帆一样直立。机器人从车厢内展开立起,有装备传感器的头部,双臂有完整的肩关节、肘关节和腕关节。双手并不是五指灵巧手,而是相对简单的夹持手。
双臂双手意味着更稳定的持握能力,用来操作线缆、管材更加可靠,可以搬运比较大尺寸的物体。这将为月球科研站的建筑工程提供有效助力。移动充电功能则让这台机器人成为月球基地的早期能源补给节点,为其他探测设备续航。
(人形机器人早晚要上太空)
从时间上看,嫦娥八号任务与阿尔忒弥斯首次载人登月都选择了2028到2029年时间段。但目前还不知道阿尔忒弥斯会不会进一步推迟。蓝色起源和SpaceX的载人着陆器都有很大缺口,NASA的两条腿走路策略进展都不顺利。
嫦娥八号任务取得成功后,中国肯定能在月球基地关键技术上取得领先。毕竟美国人连砖头怎么烧还没想好,中国人已经把设备准备好了。
从嫦娥一号到嫦娥八号,中国探月工程走过了近二十年的历程。绕、落、回三步走已经完成,建正在推进。双臂机器人上月球、月壤制砖、国际合作载荷,每一项都是实打实的进展。月球基地建设不再只是蓝图上的概念,而是一步步变成工程现实。
嫦娥八号选择在月球南极着陆,也有深层考量。月球南极地区存在永久阴影区,科学家推测这些区域可能含有水冰。水是生命之源,也是深空探测的关键资源——可以饮用、可以分解出氧气和氢气用作推进剂。如果嫦娥八号能在南极找到水冰的确凿证据,将为月球基地的建设提供关键资源保障。
(嫦娥六号有很长的机械臂)
封闭陆生生态系统试验同样意义深远。这个试验将在月球表面建立一个小型密闭环境,种植植物、培养微生物,验证在月球环境下维持生态循环的可行性。如果成功,意味着未来航天员可以在月球上自己种菜,大幅降低对地球补给的依赖。中国已经在空间站开展了多项植物培育试验,积累了宝贵经验,嫦娥八号只是把试验场从近地轨道搬到了月球表面。
双臂机器人在航天领域的应用前景广阔。在地球上,双臂机器人已经被用于精密装配、医疗手术、危险品处理等领域。但在月球上,双臂机器人面临的挑战完全不同:超低温、高真空、强辐射、通信延迟。每一个关节、每一条电缆、每一块电路板都需要在极端环境下可靠工作。香港高校团队需要在有限的时间内攻克这些技术难关。
(月球引力更小,环形山内部地形复杂,适合机甲行动)
从更长远看,嫦娥八号的成功将为2030年代的月球基地建设奠定坚实基础。原位资源利用、生态循环、机器人辅助建造——这些技术一旦验证成功,中国人常驻月球就不再是科幻。而美国如果继续在内耗中拖延,2030年的月球上,领先的很可能是中国的科研站,而不是阿尔忒弥斯的脚印。
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