卡內基梅隆大學及其衍生產品Astrobotic研發(fā)的小型漫游車MoonRanger已完成初步設計審查，以準備在2022年完成在月球南極尋找水象的任務。

在月球探測中，是否存在有用量的埋冰是最緊迫的問題之一，而MoonRanger將是第一個在地面上尋找證據(jù)的人。機器人研究所的大學創(chuàng)始人研究教授威廉·“紅色”惠特克說，如果在可到達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值的資源。

“水是人類在月球上存在和使用的關鍵，”領導MoonRanger研制的Whittaker解釋說。“世界各地的太空機構都打算對此進行調查。”

惠特克(Whittaker)和他的團隊于1996年首次與美國航空航天局(NASA)接觸，使用機器人搜索月球冰，四分之一世紀后，他們將在2022年著陸，以實現(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將在晚些時候跟隨MoonRanger，其功能更強大的Volatiles調查極地探測漫游車(VIPER)將對冰進行更嚴格，持續(xù)的探索和科學表征。

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

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

上個月，評審人員確定了漫游車設計及其任務的可行性。領導系統(tǒng)工程團隊的計算機設計碩士學位學生Lydia Schweitzer說，為期兩天的評審涉及60多人，其中包括Apollo計劃和Mars rover項目的資深人士，他們提供了重要的建議和反饋。

Schweitzer說，該項目涉及十幾名教職員工，以及至少90名學生，其中包括Whittaker項目課程中三個學期的在校生。團隊代表的學科包括工程，機器人技術，計算機科學，軟件工程，人機交互，體系結構和設計。該團隊還利用CMU校友網絡在太空機器人技術方面的專業(yè)知識來解決問題并優(yōu)化流動站的設計。

即使MoonRanger成形，惠特克(Whittaker)和另一個學生團隊仍在為2021年的任務做準備，其中一個名為Iris的四磅CMU漫游者和一個名為MoonArk的CMU藝術包裹將乘坐Astrobotic的Peregrine著陸器登月。

MoonRanger具有多項技術創(chuàng)新。它的大小大約相當于旅行箱的大小，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器人平均每個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，因此當夜幕降臨時和低溫降溫時，其電池和電子設備將失效。因此，機器人必須在農歷月的14個地球日內完成任務。它也很輕，不能攜帶大型無線電設備直接與地球通信。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器人的發(fā)現(xiàn)轉發(fā)給地球。

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

該任務最初旨在證明流動站的能力。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，從而擴大了對冰的搜索范圍。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?；萏乜苏f，NSS將沿著這條路行駛，當流動站越過掩埋的冰層時“像蓋革計數(shù)器一樣counter嗒作響”，然后在干燥的地方保持沉默。

流動站的太陽能電池板垂直放置，以捕獲極點處的低太陽角。低太陽也意味著隕石坑和低谷會投射出深深的黑色陰影。因此，流動站將需要感知并在黑暗中導航(另一個先行)。由于尚不適合小型太空漫游者使用地球機器人常用的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現(xiàn)夜視，就像立體相機在陽光下一樣。

一旦它降落在月球上，MoonRanger就會在著陸器附近的短距離內評估其駕駛，導航和制圖能力。然后它將嘗試一系列遙遠的跋涉尋找冰。

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

惠特克說，對于像穆恩·朗格這樣雄心勃勃的任務，不確定性是不可避免的。

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