载人月面巡视器研发历程

　　2014年，由重庆大学等单位设计的载人月球车模型首次亮相第十一届重庆高交会暨第七届国际军博会上。作为能够在月面这样的恶劣环境下行驶的高科技产品，我国未来载人登月过程中使用的月球车无疑将在整个计划中具有举足轻重的作用。它对于扩大未来登月航天员的探测考察范围，获取更多的月面科学考察数据，有着不可替代的重要意义。
　　
　　目前，只有美国在阿波罗计划中实施了载人登月，也只有阿波罗15号、16号和17号携带了能够有人驾驶的月面巡视器登陆月面。实际上，美国在早期航天发展历程中特别强调人的作用：美国几乎所有的载人飞船都强调航天员的驾驶能力，在交会对接中也采用手动操作，而苏联反而一直采用无人和自动化的技术。在信息技术不发达的航天时代早期，这或许也是美国能够占得先机的重要原因。直到二十世纪九十年代发射Sojourner号火星车，美国才有了自己的无人驾驶巡视器。
　　
　　实际上，虽然苏联在登月竞赛中输给了美国，但苏联当初也有发展自己的载人月面巡视器计划。由于重复阿波罗登月的过程对苏联来说已经没有意义，总设计师格鲁什科提出了月球基地的设想方案，这个方案需要将大约52吨的舱体和设备运送到月球表面。在这项研发中，必不可少的最关键设备就是能够承载3名航天员在月面上长距离跋涉的月球车，当时设计的月球车工作时间可以达到3天，行程能够达到250公里。在后来普鲁德尼科夫提出的第二个月球基地方案——星辰号中，也提出了研发宽4.5米、长8米、高3.5米、质量8.2吨、能够搭乘2名航天员行驶200公里、速度可达每小时5公里的月球车。值得一提的是，设计研发的这种月球车必须能承载钻探设备和其它科学探测仪器，且能够连续工作12天（接近月球上的一个白天）。20世纪80年代，格鲁什科都没有放弃月球基地的设想，制定了规模更小的星辰II计划，但由于当时苏联的经济越来越困难，月球基地和载人月面巡视器的设想最终化为泡影。
　　
　　相对于苏联而言，美国的载人月面巡视器研究起步很早，其概念最早是由人类的火箭之父冯·布劳恩提出的。1954年，Collier周刊撰文，提出了航天员在月球上逗留6周，其生活用品需要10吨的拖车来运输补给的设想。1956年，研究员贝克也在其著作中详细描述了月球车的概念，并提出了很多理论方面的基础。
　　
　　在1960年代，美国国家航空航天局马歇尔空间飞行中心开展了一系列有关月面行驶和后勤补给方面的研究。在阿波罗计划的早期研究阶段，也提出过使用两枚土星五号火箭执行一次登月任务，其中一枚用于运送乘组往返，另一枚火箭用于运送所有的科学试验设备、补给和月球车。在这样的方案中，由于使用两枚火箭，因此大型月球车可被送到月球。1962年，格鲁门公司和诺思罗普公司承担了月球车的研究，提出了增压式载人舱、每个轮子都有独立驱动的方案。1963年，美国国家航空航天局选择了马歇尔空间飞行中心从事阿波罗后勤支持系统的研制，提出了重量在2940至3840公斤，可支持两名乘员在月面生活两周的方案。
　　
　　与此同时，马歇尔空间飞行中心也开展了尺寸较小的月球车方案研究，后来由于来自国会要求缩减阿波罗计划开支的压力，登月计划被改为每次任务只发射一枚土星五号火箭。此方案带来的变化是，只能将很小的月球车随登月舱送上月球。美国国家航空航天局安排各个航天企业与机构从事相关的研究，冯·布劳恩在马歇尔空间飞行中心建立了月面巡视器研制团队。最终，美国国家航空航天局选定了马歇尔中心的方案和硬件，并任命桑尼作为项目经理。
　　
　　早期开发月球车是非常困难的，难度最大的部分在于车轮的研制。由于当时并不清楚月球表面的特性，所以设计上要能够适应各种可能出现的情况。美国还专门安排了相应的地面试验来验证各种设计。另外，在月球相当于地球六分之一重力情况下各种机械结构的工作性能也至关重要，美国专门安排了KC-135A飞机按照模拟月球重力的特殊航迹飞行，结合地面上使用的吊挂系统来验证低重力条件下设计与研制的正确性。
　　
　　1969年10月28日，波音公司正式在4家竞争者中胜出，成为阿波罗计划载人月球车的承包商。最终交付了4辆正式产品，分别用于阿波罗15、16和17号任务。在之后的阿波罗任务被取消后，第4辆月球车被用作备件。
　　
　　由于阿波罗飞船的重量已经接近土星五号运载火箭的能力极限，再将多一磅重量送上月面都是很困难的事。科学家和工程师们做了非常多的努力，包括采取降低阿波罗飞船的奔月轨道近地点高度到166公里、减少备用推进剂、减少土星五号火箭一级的反推发动机等措施，一点一点地“抠”出设计余量，才勉强满足承载月球车的要求。美国阿波罗飞船的登月舱分为上升段和下降段两个舱段。月球车只能被配置在下降段上，也就是不可能随航天员重返地球。
　　
　　美国的月球车采用4轮结构，这在载人的情况下对于避障等方面的要求已经够用，且能够获得比较高的行驶速度。由于登月舱下降段的空间非常紧张，月球车采用了可折叠的构型设计。由于当时阿波罗登月舱仅能支持航天员在月面进行很短时间的活动，因此月球车的设计无需考虑经历月夜的问题。所以在设计上采用了与苏联Lunokhod完全不同的设计理念，仅采用一次性使用的电池作为能量来源，而不是使用可长期工作的太阳能电池。
　　
　　尽管如此，阿波罗月球车在使用过程中也出现了一些问题。在阿波罗16号任务中，月球车的挡泥板在使用过程中丢失，月球车扬起的尘土落到航天员、控制台和通信设备上，甚至导致电池过热。在阿波罗17号任务中，挡泥板也出现了问题。
　　
　　阿波罗计划月球车的正式研制开发时间只有17个月，但阿波罗计划登月航天员中唯一的科学家、阿波罗17号的哈里森·施密特评价说：“月面巡视器已被证明是一种可靠、安全和灵活的月面探测车辆，它与我们所期待的一样棒。没有它，阿波罗15至17号任务的主要科学发现都是不可能实现的。人类目前对月球演化的理解也是不可能有的。”（杨宇光）