嫦娥7号会携带飞跃器登月！可月球上没有空气，要怎么飞呢？

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月球上的小兔子，终于要有伴了吗？

自玉兔二号2019年1月与嫦娥四号的着陆器分离，抵达月球背面以来，它已经孤独地在月球上工作四年了。

玉兔二号在月球上孤独地工作着

2023年1月，央视新闻报道称，玉兔二号即将迎来小伙伴，结束单打独斗的服役生涯。

嫦娥七号将首次携带飞跃器登月

据我国的探月工程师唐玉华和吴伟仁介绍，嫦娥六号预计将于2024年发射，去月球背面，嫦娥七号预计于2026年发射，去月球的南极。

吴伟仁还说，这次嫦娥七号的主要任务，是在月球表面进行飞跃探测，希望能找到月球上的水资源。

而嫦娥七号发射时会带上“四器一星”，星是指用于数据传输的中继卫星，四器则是指：着陆器、轨道器、巡视器和飞跃器。

嫦娥7号携带的“四器一星”

其中最令人瞩目的便是月球飞跃器，这是一款相当厉害的载荷，目前我国正在加紧研究中，吴伟仁提到的飞跃探测，就要靠它。

事实上，当新闻宣布嫦娥七号将携带它登月时，许多人都惊讶地感叹中国简直是艺高人胆大。要知道，美国研究了多年都没有成功，现在，中国却要率先向世界展示这款探月神器了。

嫦娥七号任务基本流程示意图

月球飞跃器的诞生思路

在登月航天器设备中，我们常听说的是另外三种，飞跃器似乎很陌生，那它的作用是什么，又究竟有多牛呢？

按照功能分配，着陆器把巡视器送到月球表面后就算完成了任务，但它体积大又笨重，仅完成这么一个任务，就占了运载火箭大量的空间，大大降低了火箭的利用率。

可如果只搭载巡视器，它又会受到移动的限制，因此科学家们便考虑将这两者合二为一。于是，月球飞跃器的思路就诞生了。

着陆器和巡视器的组合思路延申出了月球飞跃器概念

2009年6月，美国NASA发射了一个月球勘测轨道飞行器，这是一个无人宇宙飞船，可以绕着月球飞行，给月球地表绘制一幅三维地图。但这个飞行器和飞跃器还是差了十万八千里，它不能着陆，无法对月球进行实地勘察。

于是，在谷歌公司月球X大奖赛的绝奖金激励下，麻省理工学院开始挽起袖子拼命干，誓要研发一款月球飞跃器，以跳跃前进的方式在月球上行走，勘察各种复杂的地形。

美国NASA的月球勘测轨道飞行器

可惜直到今天，麻省理工学院也没公布什么成果，反倒是我国取得了突破性的进展。

我国的探月计划

嫦娥四号探测器总设计师孙泽洲在接受新华社采访时，曾自信地表示：我国的探月工程未来可期。

孙泽洲说，我国的探月四期工程包括了此前提到的嫦娥六号、七号，和八号的任务。其中嫦娥七号有一个艰巨的任务，非常难，但也是它任务中绝对的亮点。嫦娥七号搭载的飞跃器将进入月球的永久阴影区，在那里探测月球南极的水冰。

这么做的原因，首先是因为月球的永久阴影区曾遭受过宇宙天体的撞击，坑内很可能存在着水冰；

月球阴影区可能遭受过天体撞击，里面或存在水冰

其次是因为，我们一直认为水是生命诞生的基础，如果这些水可以饮用，将对人类建立月球基地提供很大的帮助。

没错，嫦娥七号和八号的任务就跟中国建立南极科研站的计划有关，我国的目标是，2028年让这个科研站基本建成型，之后再慢慢扩建，向国际月球科研站的规模发展。

中国计划要建立南极科研站

理想很丰满，但是现实的问题必须提前解决，月球飞跃器的实现面临最大的问题就是：月球上没有空气，飞跃器该怎么飞呢？

“艺高人胆大”的中国航天技术

拿我们常见的飞机、热气球来说，它们能上天是因为地球大气层的浮力，可是月球没有大气层。月球质量小，只有地球的1/81，质量不足导致引力也不足，因此月球无法吸附宇宙中的气体分子。

月球质量是地球质量的1/81

不过，没有大气层不代表月球上没有气体，其地壳组成物质中的氦气和氢气都能通过衰变释放出气体，这是月球表面气体的一个来源。

另一个来源便是各种天体对月球的撞击产生的溅射，但溅射释放的气体也无法漂浮在月球表面，而是被月球仅有的引力吸回了风化层中，或者又被掠过的太阳风吹回了宇宙。

月球地壳释放出的那点气体少到可以忽略不计，所以我们通常认为，月球没有大气层。也正是由于没有大气层阻力的保护，月球才经常遭受各种天体的袭击，撞的坑坑洼洼。

与地球相比，月球上的撞击坑有很多，且都很大

不能利用空气浮力，那在飞跃器上装燃料可行吗？

可行，只是燃料有限，加上飞跃器的“飞跃”行动耗能严重，可能没蹦跶几下就会能量耗尽而瘫痪。

那么中国要怎么解决这个问题呢？

关于这个问题，最可行的办法就是：不用燃料，用机械。

2020年8月，在深圳举办的全球人工智能和机器人峰会上，上海交大的高峰教授做了“探月足式飞跃机器人设计与控制”的演讲，介绍了他的团队在月球空间站智能机器人研究上的进展。

“探月足式飞跃机器人设计与控制”的相关演讲

高峰教授是我国973计划的首席科学家，他认为，六足腿式机器人在月球实地探测上是非常好的运用。

这种机器人具有视觉和力觉，能自己控制位置和速度，比传统的轮式星球巡视器好用。因为外星上没有平整的道路，轮式巡视器非常受限。

六足腿式机器人可以在复杂的地形上多次缓冲着陆，就像昆虫那样能自如地收腿放腿，还能灵活调整着陆姿势，保护探测器不受反作用力的伤害。

这种机器人的腿就像蜘蛛一样，有关节，相当的仿真。不需要行动的时候，这些腿就是支撑架子，需要前进的时候，腿就做收缩伸直的机械运动，用弹跳的方式给飞跃器推动力。

为了使六足腿式机器人能掌握好起跳与落地，力矩传感器是非常关键的部件，传感器中会装陀螺加速器，能够清楚地辨识惯力和重力。另外，传感器还采用了特殊的并联结构，能拥有更好的解耦性。

机器人的腿一般设计三个关节，里面放入三个电机控制。而驱动布局则放在主体身躯内，这样既能防护宇宙中的环境威胁，又能减轻腿的惯量。

探月足式飞跃机器人的复合驱动单元

科学家会用动力学建立模型，计算出机器人腿部的各项参数，然后得出最优的尺寸、硬度及惯量。为了腿能实现更好的缓冲，他们还会在腿上加装弹簧。因为月球虽然引力很小，只有地球的1/6，但探测器下落时的冲击力也相当大。

这时候机器人的外部传感器就派上了用场。它会根据落地环境的不同，在合适的距离关掉发动机，做自由落体，保证自己的安全。

据悉，高峰教授的团队设计了两款探月足式机器人，一款有四条腿，一款则是六条腿。他们实验后发现，六条腿的容错性高，即使坏了几条腿，也不至于完全瘫痪。将来，他们还会不断模拟月球环境，调整机器人的配置。

四条腿的探月足机器人和六条腿的探月足机器人

有了这样的进展，相信2026年，嫦娥七号能成功地带着这款牛气哄哄的飞跃器登陆月球。你们期待那一天的到来吗？