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? 豐田攜手三菱重工
? 豐田為什么要研發月球探測車?
? 融合汽車產業與航天產業
2019年,豐田宣布將與JAXA(日本宇宙航空研究開發機構)共同展開載人加壓月球漫游車的研究。后續,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年的本體研發啟動做準備,處于先行研發的階段。
豐田月球探測車研發項目組長山下健,關于此次舉辦說明會的理由,做出了如下說明。
豐田汽車 月球探測車研發項目組長
山下健
作為共同研究的后續階段,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層面進行共同研發,而非提供單一組件層面合作。
為了讓各位理解本次研發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·宇宙領域 宇宙事業部項目負責人仲島淳先生,JAXA國際宇宙探索中心 技術領域總負責人筒井史哉先生也登臺做了發言。
“LUNAR CRUISER”原為豐田對其的愛稱,正式名稱應為“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節,創造出了接近地面環境的“增壓艙內空間”,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 技術領域總負責人
筒井史哉
本次研發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??梢哉f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,內有4.5個榻榻米面積大?。s7-8㎡)的艙內空間,目標是讓宇航員能在漫游車內生活的同時進行月球探測,正在全力進行研究研發中。
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·宇宙領域 宇宙事業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。
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,積極參與探索領域的宇宙研發。我們將活用到目前為止培育的航天器集成技術和耐宇宙環境技術、載人宇宙停留技術,全力支援載人加壓Rover system的研發討論。
此外,“LUPEX Rover”以21世紀20年代中送上月球作為目標推進研發,其在月球表面取得的各種各樣的數據,我們認為也可活用于載人加壓月球漫游車的研發。
另一方面,針對“LUPEX Rover”的研發,豐田也在說明會上發表了將活用以自動駕駛技術為首等在地上靠汽車培育出來的技術,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的。筒井先生表示:現在則是以2029年的發射為目標,在日本負責研發的方向上推進與美國的合作關系。
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,發揮作用。
宇宙探索項目以國際合作體制為基礎,同時,也存在國家間的宇宙研發競爭,可以說是關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也得到了眾多擁有先進技術的日本企業的協助,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,關于我們將負責哪些部分,與NASA進行了反復多次的意見交換,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能力抱有很大期待。
對于日本來說,汽車產業是具備很大優勢的,此外還有日本實驗艙“希望”號培養的宇宙停留技術。我認為我們的優勢可以說正好符合NASA的期待,所以這是必然的結果。
豐田為什么要研發月球探測車?其意義和目的何在?山下強調說,研發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的 “產業報國”思想。
山下
在產業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,便將通過研發月球探測車積累下來的技術回饋給社會。
據山下介紹,載人加壓月球漫游車有四項核心技術,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),該系統結合了水電解制氫裝置和燃料電池(FC)。包括MIRAI在內,豐田多年來致力于研發燃料電池(FC),并提高了這方面的技術和可信賴性。在利用好地面上的知識后,再生型燃料電池技術得到了進一步發展。
我們知道,月球上的白天和黑夜分別會持續兩周。盡管環境如此惡劣,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,人們就可以長期穩定地探測月球。山下表示,目前他們正在為實現這一目標進行研究。
山下
在月球表面如此惡劣的環境下,僅靠太陽和水就能持續發電的技術,也可以被活用到地面上的各種社會環境中,比如孤島、偏遠村落、災難發生時的避難所、沖突地區和難民營等等。
我們相信,通過研發LUNAR CRUISER完善RFC技術,我們可以為實現循環型社會做出重大貢獻,進而實現碳中和,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
我們現在面臨如下挑戰:研發能夠應對如此惡劣環境的輪胎和推進力控制系統,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,并積極與普利司通合作研發金屬輪胎,以及采用電動技術的行走系統等等。
據山下介紹,現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向裝置。該車的研發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,他們還將在今年內制造出一輛原尺寸大小的綜合測試車,并在豐田的研發設施內設立一個新的汽車試驗場,以加速相關研發工作。
豐田時報對越野行駛測試車輛進行了獨家報道,相關報道將于9月底發布。
山下
在月球探測方面,我們正在研發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。
我們相信,從中獲得的知識可以以技術的形式反饋到地球上,在地面所有地方都實現安心安全的行駛。
接下來是有關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。
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境,制定可供安全行駛的路線。為實現這點必須要有強大的技術支持。
為挑戰這一課題,豐田不斷致力于新技術的探究。譬如,在推定自身位置的導航技術方面,我們就在無線電導航、以恒星位置推定姿態角的恒星跟蹤器、以三維加速度運算推定出運載體本身速度與位置移動數據的慣性導航等技術領域展開了研發。
現在,研發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,推進著關于自動駕駛功能的研發評價工作。
山下
適用于月球表面的自動駕駛技術,不僅可以服務于地球上的汽車安全駕駛,提高汽車在路況極差的環境中的行駛性能,還可以在遇到災害時派上用場,譬如自動、遠程確認受災地狀況,還可以向危險區域運送物資。
最后,不容忽視的還有用戶體驗問題。月球探索工程預計將由2名宇航員在狹窄的車內生活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境里,1天之內最多要堅持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致操作與判斷錯誤風險的上升。
山下
即使環境惡劣,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險。
隨著近幾年的研發推進,我們還制作了原尺寸艙內實體模型,設想出真實的居住空間并展開各種研究,使用駕駛模擬器穩步推求驗證。
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:在汽車實現了自動駕駛和個人移動性(personal mobility)等多樣化形式的現今,他們能夠通過上述研究,為以人為本的移動出行設計做出貢獻。
山下
雖然上文中我們介紹了許多關于LUNAR CRUISER的核心技術,實際上它的研發還涉及到許多其他領域的研發基礎。
譬如,在沒有空氣的月球表面如何散熱、加壓車體的構造、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工作尤為重要,致力推動這方面工作的企業絕不只有豐田一家。
今后,我們應以2029年的登月為目標,與各志同道合的公司展開合作,不斷融合汽車產業與航天產業。
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起挑戰。
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。