国外月球车及火星车技术发展综述.pdf

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1、国外月球车及火星车技术发展综述卢波范鬼娜(中国航天科技集团公司五院512所)摘要本文综合论述了俄罗斯、美国、欧洲、日本的月球车、行星车的发展及研制情况，着重分析美国“索杰纳”火星车、Rock-7,FIDO行星车和欧洲IARES,M工DD行星车的技术特性和参数等，并展望月球车/行星车的未来发展趋势。关键词..月球车火星车结构电源底盘I.引言在月球和行星表面行驶的探测车(漫游机器人)是进行月球及行星表面探测的重要工具，可用来完成对星球表面地形地貌的实地勘察。20世纪60年代末和70年代初，前苏联和美国分别发展了无人月球车和有人驾驶的月球车，这些漫游车的运

2、行距离达到40km左右。在月球表面，要面对的特殊的挑战是多尘埃、低重力和接近真空的空间环境。当时，美国的“月球漫游车”(LRV)和苏联的“月球车I"(Lunokhod)的尺寸和重量都较大，长度约达2m，重量超过700kgo前苏联的“月球车一1”是世界上第一个着陆到月球表面的无人月球车，它是由1970年11月发射的“月球一17(Luna-17)探测器送到月球表面的，登月点位于北纬38'18'、西经35。的雨海。它行驶了10.5km，考察了80000m2的月面。随着各种测量技术、机械技术的发展，目前小型行星表面移动漫游车得到了越来越多的关注。进入21世纪

3、，随着航天技术的发展，月球及行星探测的广度和深度也不断加大。世界主要航大国家纷纷提出新的探测计划，美国己开始实施重返月球计划，计划在2015年建立月球(前哨)站。欧洲、日本、印度等国都制定了月球和行星探测计划。2.国外月球车和火星车的研究状况2.1苏联的月面漫游车苏联的“月球车一1”号(Lunokhod-1)是世界上第一个研究月球和行星表面的自动行走装置—自动移动式实验室，它是被“月球一17”号宇宙飞行器送到月面上去的。2.1.1月球车一1号·基本结构063“月球车一1”号的结构基本上由两部分组成，它包括装有仪器的密封仪器舱和自动行走底盘。仪器舱用于

4、安装月球车的机载仪器，仪器舱安装在8轮自动行走底盘上。仪器舱象一个被割截了的圆锥，上下底部凸出，用镁合金材料制成，质量轻巧，而且有足够的机械强度。，热控与电源仪器舱的上底部还作为月球车温控系统的热辐射器。在热辐射器的上面有盖，在月球的夜晚，将辐射器盖上，阻止仪器舱的热流向外辐射;在月球的白天，将盖打开。开盖机构能将盖置于0“到180。的任一倾角位置。顶盖向仪器舱面装有太阳电池片，白天将盖打开，电池片被太阳照射，产生电流，并向蓄电池充电，供给月球车以需要的能源。2.2美国的火星车研制概况2.2.1索杰纳(Sojourner)火星车索杰纳〔Sojourn

5、er)火星车，也称“微型漫游者飞行实验”(MFEX)，是美航宇局〔NASA)进入空间与技术办公室的漫游车飞行实验技术项目，其主要使命是确定漫游车在了解甚少的火星表面上的操作性能。.基本结构索杰纳火星车由美航宇局(NASA)的喷气推进实验室(JPL)在原有的Rocky漫游车系列基础上经改进设计研制的，重10.5kg，体积为65cmx48cmx30cm(不包括天线高度);采用6轮摇杆悬吊式结构，每个轮子的直径为13cm，轮子宽6cm。角上的4个轮子有独立的驱动和控制能力，从而提供优异的位置转动能力，漫游车的转动直径达74cm..电源(功率)漫游车由一个0

6、.2m2的砷化稼太阳电池供电，共有13(行)X18个电池片，每个电池片的尺寸为2cmX4cm。对于火星探路者着陆器，其正午在着陆点北纬19.5“的位置，太阳电池产生的峰值功率约15W。漫游车装有9个LiSOCL2蓄电池，可提供300W-h的电能。.热控系统火星夜晚的温度在一110℃以下，一些元部件在这样的温度环境无法土作，因而，索杰纳火星车设计了“暖电子箱”(WarmElectronicsBox,WEB)，将仪器置于“暖箱”中。WEB采用固态硅石气凝胶作为隔热材料，排列在环氧片和晶石箱。绝缘密度约为20mg/cc,另外还用密度20mg/cc的气凝胶制

7、成Nomex蜂房式结构的暖箱顶。这个顶部结构还作为太阳电池阵的基底。暖箱的外部涂有高发射率的金质涂层。.计算机电子装置漫游车的计算机控制由一套计算和功率管理综合电子装置完成。索杰纳漫游车用了80C85计算机，时钟频率为2MHz，装有16Kbyte的存储器(由4种不同类型的芯片组成)。漫游车和着陆器之间连续2小时可传输14.4Mbit的数据，有效数据传输速率为2kbit/so.通信“索杰纳”漫游车与着陆器之间的指令与遥测通信是通过无线电调制解调器进行的。无线电064链路采用了商用的调制解调器:工作频率约459.7kINz，提供500米范围的清晰通信，传

8、输IODMW辐射功率，提供2kbit/s的有效净数据率。着陆器与地球之间的通信每天进行2次，每次2小时。一2