MoonRanger将在月球南极寻找水

卡内基梅隆大学及其衍生产品Astrobotic研发的小型漫游车MoonRanger已完成初步设计审查，以准备在2022年完成在月球南极寻找水象的任务。

在月球探测中，是否存在有用量的埋冰是最紧迫的问题之一，而MoonRanger将是第一个在地面上寻找证据的人。机器人研究所的大学创始人研究教授威廉·“红色”惠特克说，如果在可到达的位置以足够的浓度发现冰，冰可能是太阳系中最有价值的资源。

“水是人类在月球上存在和使用的关键，”领导MoonRanger研制的Whittaker解释说。“世界各地的太空机构都打算对此进行调查。”

惠特克(Whittaker)和他的团队于1996年首次与美国航空航天局(NASA)接触，使用机器人搜索月球冰，四分之一世纪后，他们将在2022年着陆，以实现这一愿景。

惠特克说：“这不是很快或容易的事情。” “令人惊奇的是，这些年来我们将拥有第一眼的外观。”

NASA将在晚些时候跟随MoonRanger，其功能更强大的Volatiles调查极地探测漫游车(VIPER)将对冰进行更严格，持续的探索和科学表征。

MoonRanger的着陆器将是Masten太空系统公司的XL-1，由NASA商业月球有效载荷服务计划提供支持。该月球车将是8吨科学和技术的有效载荷，这是由美国航天局的月球表面仪器和技术的有效载荷项目的支持之一。

该航天局说，有效载荷支持其阿蒂米斯计划，该计划旨在美国宇航员重返月球在未来几年。

上个月，评审人员确定了漫游车设计及其任务的可行性。领导系统工程团队的计算机设计硕士学位学生Lydia Schweitzer说，为期两天的评审涉及60多人，其中包括Apollo计划和Mars rover项目的资深人士，他们提供了重要的建议和反馈。

Schweitzer说，该项目涉及十几名教职员工，以及至少90名学生，其中包括Whittaker项目课程中三个学期的在校生。团队代表的学科包括工程，机器人技术，计算机科学，软件工程，人机交互，体系结构和设计。该团队还利用CMU校友网络在太空机器人技术方面的专业知识来解决问题并优化流动站的设计。

即使MoonRanger成形，惠特克(Whittaker)和另一个学生团队仍在为2021年的任务做准备，其中一个名为Iris的四磅CMU漫游者和一个名为MoonArk的CMU艺术包裹将乘坐Astrobotic的Peregrine着陆器登月。

MoonRanger具有多项技术创新。它的大小大约相当于旅行箱的大小，旨在在地球上的日照和黑暗条件下，以每地球日1,000米的速度反复探索，这是行星漫游车空前的速度。相比之下，现在地球月球另一端的中国机器人平均每个地球日平均不到一米。

与其他漫游车不同，MoonRanger不带同位素加热，因此当夜幕降临时和低温降温时，其电池和电子设备将失效。因此，机器人必须在农历月的14个地球日内完成任务。它也很轻，不能携带大型无线电设备直接与地球通信。因此，它必须返回到着陆器，并与之建立短程无线通信，以便着陆器的无线电可以将机器人的发现转发给地球。

漫游者项目的机器人学教授兼联合研究员大卫·韦特格林说：“漫游者将长期处于独立状态，”他指出漫游者在进行探索时将与地球上的控制者脱节。

该任务最初旨在证明流动站的能力。但是美国宇航局今年春天将其中子光谱仪系统(NSS)添加到MoonRanger中，从而扩大了对冰的搜索范围。由美国国家航空航天局艾姆斯研究中心开发的NSS，用于测量月球土壤上层中的氢含量，称为重灰石。氢的丰度与埋水冰的浓度有关。惠特克说，NSS将沿着这条路行驶，当流动站越过掩埋的冰层时“像盖革计数器一样counter嗒作响”，然后在干燥的地方保持沉默。

流动站的太阳能电池板垂直放置，以捕获极点处的低太阳角。低太阳也意味着陨石坑和低谷会投射出深深的黑色阴影。因此，流动站将需要感知并在黑暗中导航(另一个先行)。由于尚不适合小型太空漫游者使用地球机器人常用的LIDAR传感器，因此MoonRanger可以通过在其前方投射激光线条纹来模拟黑暗的地形来实现夜视，就像立体相机在阳光下一样。

一旦它降落在月球上，MoonRanger就会在着陆器附近的短距离内评估其驾驶，导航和制图能力。然后它将尝试一系列遥远的跋涉寻找冰。

韦特格林说：“如果我们能进行一公里的跋涉，我们会感到非常高兴。” “如果我们能做两次，那将是惊人的。”

惠特克说，对于像穆恩·朗格这样雄心勃勃的任务，不确定性是不可避免的。

他补充说：“面对这一点，仅存在是否要这样做的问题。” “这具有目的，技术，探索，科学和愿景实现的所有要素。这些毫无疑问地追求目标并全力以赴。”

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