美国宇航局奇特的新型月球车将首次巡航月球南极

将探测车送入太空、降落在天体上并启动并非易事。NASA 使用了各种技术：探路者号 1997 年，火星车在一组气囊内着陆火星，然后顺着着陆器的“花瓣”（像花朵一样绽放）滚落到尘土飞扬的火星表面。连接在火箭驱动的“空中起重机”航天器上的电缆将 毅力 2021 年，火星探测器抵达红色星球表面。在月球上，阿波罗 15 号、16 号和 17 号宇航员拉动聚酯薄膜电缆，将他们的车从月球登陆器上的车辆紧凑储物箱中展开并放下。

但美国宇航局首次执行的月球南极探测任务将使用一种更为常见的地球卫星移动方式：一对坡道。VIPER 是挥发物调查极地探测车的缩写，它将在 2024 年底登陆月球时顺着一个坡道滚下，接触月球土壤或风化层。

这是一种在严苛环境下使用的常见技术。“我们都知道如何使用坡道，我们只需要根据我们将要处在的环境对其进行优化，”NASA VIPER 项目经理 Daniel Andrews 说道。

从美国宇航局最近发布的照片​​中可以看到，一辆 VIPER 测试车最近从位于加利福尼亚州的美国宇航局艾姆斯研究中心的一对金属坡道上降落下来，每组车轮都有一根横梁。由于 VIPER 着陆的地形——巨大的诺比尔陨石坑边缘——预计会很崎岖，工程团队一直在测试 VIPER 以极端角度从坡道上降落的能力。他们改变了坡度（以 VIPER 降落的着陆器为基准）以及每个车轮之间的坡道高度差。

安德鲁斯说：“我们有两个坡道，不仅用于左轮和右轮，还有一个坡道组通向后方。因此，当我们必须从着陆器上滚下来时，我们实际上可以从中挑选一个看起来最安全、最容易导航的坡道。”

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VIPER 是美国宇航局月球陨石坑观测和传感卫星（LCROSS）的科学继任者，LCROSS 任务于 2009 年证实月球南极存在水冰。

“它彻底改写了有关月球水资源的书籍，”同样参与 LCROSS 任务的安德鲁斯说。“这真正引发了商业和国家行为者（如 NASA 和其他航天机构）的月球热潮。”

如果冰储量丰富，可以开采出来制造火箭推进剂。它还可以为长期月球栖息地提供水，用于其他用途。NASA 计划在 2020 年代末建造长期月球栖息地，作为阿尔特弥斯 (Artemis) 月球计划的一部分。

但 LCROSS 仅证实了月球南极的一个陨石坑中确实存在冰。VIPER 是一款移动式探测车，将更详细地探测水冰的分布情况。钻探月球表面下方是一项任务。另一项任务是进入陡峭、永久阴影区域——进入陨石坑，这些陨石坑由于形状尖锐，且太阳在月球两极的角度较低，数十亿年来从未见过阳光。

测试表明，火星车可以轻松通过 15 度的斜坡——足以探索这些隐藏的暗点，无需制造专为更棘手的下降设计的机器。“我们认为有很多科学相关的机会，而不必制造一辆可以做疯狂事情的​​超级英雄火星车，”安德鲁斯说。

VIPER 由 NASA 艾姆斯研究中心和匹兹堡 Astrobotic 公司共同开发，是一款方形高尔夫球车大小的车辆，长约 5 英尺，宽约 5 英尺，高约 8 英尺。与 NASA 的所有火星探测器不同，VIPER 有四个轮子，而不是六个。

安德鲁斯说：“六个轮子的问题在于，它就像是一条轨道，所以你不得不以某种方式行驶。”VIPER 的四个轮子完全独立。它们不仅可以向任何方向滚动，还可以向外转动，利用探测器的肩状关节爬出柔软的风化层，科学家们认为这种风化层存在于永久阴影的月球陨石坑中。这些轮子本身与火星探测器上的轮子非常相似，但轮子上有更多的桨状履带，称为抓地齿，可让机器人穿过松软的风化层。

“我喜欢用这样的比喻：我们有能力将脚趾伸入[永久阴影区域]，”安德鲁斯说。“如果我们发现令人惊讶或不喜欢我们所发现的东西，我们有能力将脚趾抬起，用三个轮子滚走，然后再放回去。”

但是，如果 VIPER 无法从着陆器上走下坡道，它根本无法飞行太远，这也是安德鲁斯和他的团队花费大量时间测试该程序的原因。起初，当 VIPER 测试车沿坡道向下移动时，车轮会短暂地打滑。

安德鲁斯说：“我们还发现我们可以开车上坡，甚至翻过坡道的墙壁。这可能不太可取。”

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安德鲁斯和他的团队与 Astrobotic 合作改造了坡道，现在坡道上刻有专门的蚀刻图案。探测车可以使用轮舱中的摄像头探测坡道上的图案。“只要往下看”，机器人就知道它在哪里，他说。“这是一种新奇的体验。”

安德鲁斯确信 VIPER 将在 2024 年投入使用，但还需要进行许多调整。毕竟，这种方法比空中起重机简单得多，他指出：“坡道已经经过了实践检验，效果非常好。”