卡內(nèi)基梅隆大學(xué)及其衍生產(chǎn)品Astrobotic研發(fā)的小型漫游車MoonRanger已完成初步設(shè)計(jì)審查，以準(zhǔn)備在2022年完成在月球南極尋找水象的任務(wù)。

在月球探測(cè)中，是否存在有用量的埋冰是最緊迫的問題之一，而MoonRanger將是第一個(gè)在地面上尋找證據(jù)的人。機(jī)器人研究所的大學(xué)創(chuàng)始人研究教授威廉·“紅色”惠特克說，如果在可到達(dá)的位置以足夠的濃度發(fā)現(xiàn)冰，冰可能是太陽系中最有價(jià)值的資源。

“水是人類在月球上存在和使用的關(guān)鍵，”領(lǐng)導(dǎo)MoonRanger研制的Whittaker解釋說。“世界各地的太空機(jī)構(gòu)都打算對(duì)此進(jìn)行調(diào)查。”

惠特克(Whittaker)和他的團(tuán)隊(duì)于1996年首次與美國航空航天局(NASA)接觸，使用機(jī)器人搜索月球冰，四分之一世紀(jì)后，他們將在2022年著陸，以實(shí)現(xiàn)這一愿景。

惠特克說：“這不是很快或容易的事情。” “令人驚奇的是，這些年來我們將擁有第一眼的外觀。”

NASA將在晚些時(shí)候跟隨MoonRanger，其功能更強(qiáng)大的Volatiles調(diào)查極地探測(cè)漫游車(VIPER)將對(duì)冰進(jìn)行更嚴(yán)格，持續(xù)的探索和科學(xué)表征。

MoonRanger的著陸器將是Masten太空系統(tǒng)公司的XL-1，由NASA商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計(jì)劃提供支持。該月球車將是8噸科學(xué)和技術(shù)的有效載荷，這是由美國航天局的月球表面儀器和技術(shù)的有效載荷項(xiàng)目的支持之一。

該航天局說，有效載荷支持其阿蒂米斯計(jì)劃，該計(jì)劃旨在美國宇航員重返月球在未來幾年。

上個(gè)月，評(píng)審人員確定了漫游車設(shè)計(jì)及其任務(wù)的可行性。領(lǐng)導(dǎo)系統(tǒng)工程團(tuán)隊(duì)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)碩士學(xué)位學(xué)生Lydia Schweitzer說，為期兩天的評(píng)審涉及60多人，其中包括Apollo計(jì)劃和Mars rover項(xiàng)目的資深人士，他們提供了重要的建議和反饋。

Schweitzer說，該項(xiàng)目涉及十幾名教職員工，以及至少90名學(xué)生，其中包括Whittaker項(xiàng)目課程中三個(gè)學(xué)期的在校生。團(tuán)隊(duì)代表的學(xué)科包括工程，機(jī)器人技術(shù)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，軟件工程，人機(jī)交互，體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。該團(tuán)隊(duì)還利用CMU校友網(wǎng)絡(luò)在太空機(jī)器人技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí)來解決問題并優(yōu)化流動(dòng)站的設(shè)計(jì)。

即使MoonRanger成形，惠特克(Whittaker)和另一個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)仍在為2021年的任務(wù)做準(zhǔn)備，其中一個(gè)名為Iris的四磅CMU漫游者和一個(gè)名為MoonArk的CMU藝術(shù)包裹將乘坐Astrobotic的Peregrine著陸器登月。

MoonRanger具有多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。它的大小大約相當(dāng)于旅行箱的大小，旨在在地球上的日照和黑暗條件下，以每地球日1,000米的速度反復(fù)探索，這是行星漫游車空前的速度。相比之下，現(xiàn)在地球月球另一端的中國機(jī)器人平均每個(gè)地球日平均不到一米。

與其他漫游車不同，MoonRanger不帶同位素加熱，因此當(dāng)夜幕降臨時(shí)和低溫降溫時(shí)，其電池和電子設(shè)備將失效。因此，機(jī)器人必須在農(nóng)歷月的14個(gè)地球日內(nèi)完成任務(wù)。它也很輕，不能攜帶大型無線電設(shè)備直接與地球通信。因此，它必須返回到著陸器，并與之建立短程無線通信，以便著陸器的無線電可以將機(jī)器人的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)給地球。

漫游者項(xiàng)目的機(jī)器人學(xué)教授兼聯(lián)合研究員大衛(wèi)·韋特格林說：“漫游者將長期處于獨(dú)立狀態(tài)，”他指出漫游者在進(jìn)行探索時(shí)將與地球上的控制者脫節(jié)。

該任務(wù)最初旨在證明流動(dòng)站的能力。但是美國宇航局今年春天將其中子光譜儀系統(tǒng)(NSS)添加到MoonRanger中，從而擴(kuò)大了對(duì)冰的搜索范圍。由美國國家航空航天局艾姆斯研究中心開發(fā)的NSS，用于測(cè)量月球土壤上層中的氫含量，稱為重灰石。氫的豐度與埋水冰的濃度有關(guān)?；萏乜苏f，NSS將沿著這條路行駛，當(dāng)流動(dòng)站越過掩埋的冰層時(shí)“像蓋革計(jì)數(shù)器一樣counter嗒作響”，然后在干燥的地方保持沉默。

流動(dòng)站的太陽能電池板垂直放置，以捕獲極點(diǎn)處的低太陽角。低太陽也意味著隕石坑和低谷會(huì)投射出深深的黑色陰影。因此，流動(dòng)站將需要感知并在黑暗中導(dǎo)航(另一個(gè)先行)。由于尚不適合小型太空漫游者使用地球機(jī)器人常用的LIDAR傳感器，因此MoonRanger可以通過在其前方投射激光線條紋來模擬黑暗的地形來實(shí)現(xiàn)夜視，就像立體相機(jī)在陽光下一樣。

一旦它降落在月球上，MoonRanger就會(huì)在著陸器附近的短距離內(nèi)評(píng)估其駕駛，導(dǎo)航和制圖能力。然后它將嘗試一系列遙遠(yuǎn)的跋涉尋找冰。

韋特格林說：“如果我們能進(jìn)行一公里的跋涉，我們會(huì)感到非常高興。” “如果我們能做兩次，那將是驚人的。”

惠特克說，對(duì)于像穆恩·朗格這樣雄心勃勃的任務(wù)，不確定性是不可避免的。

他補(bǔ)充說：“面對(duì)這一點(diǎn)，僅存在是否要這樣做的問題。” “這具有目的，技術(shù)，探索，科學(xué)和愿景實(shí)現(xiàn)的所有要素。這些毫無疑問地追求目標(biāo)并全力以赴。”