俄专家：地质机器人：月球探索的下一步

今日新闻 2025年10月13日 22:30 0 admin

人类正再次瞄准月球 – 与半个世纪前的任务不同，这次并非进行单独的考察，而是以有效探索和建立研究基地为目标。

然而，在此之前，必须仔细勘察和研究资源的分布、其成分和浓度 – 这项任务将由机器人来完成。俄罗斯科学院维尔纳茨基地质化学和分析化学研究所的科学家们为此制定了一个多阶段研究项目以及所需月球车的方案。

月球的哪些区域是科学家们感兴趣的？能否将地球上的地质勘探方法移植到月球上使用？地质探测车面临哪些任务？在《科学俄罗斯》杂志对俄科院月球和行星地质化学实验室主任叶夫根尼·斯柳塔的采访中，回答了这些问题。

问：几十年来，人们一直利用望远镜、轨道器和着陆器研究月球。未来涉及月球车的任务将承担哪些工作？

与其他天体相比，月球仍然是研究最为透彻的对象。其表面已被众多自动站考察过，包括苏联的月球车和"阿波罗"计划的载人任务。在为月球设定新的研究任务（无论是基础性的，还是其直接开发和未来任务规划所必需的）之前，我们仍在深入分析以往考察的成果。基于这些信息，我们了解了在月球开发的初始阶段，哪些地质、地球化学和月球资源数据至关重要。不利用当地资源，对月球的开发几乎是不可能的。

月球的基礎研究 – 涉及其地质学、地球化学和地球物理学的问题 – 与应用科学任务紧密交织，因为这些研究可以提供关于我们这个天然卫星表面必要资源分布的信息，而这些信息在不久的将来就会需要。

问：在俄科院地化所，制定了使用三个机器人探索月球的概念。这是一个怎样的项目？

有一个被称为地质勘察与勘探方法的概念，它将基础研究与勘探工作相结合，从而能够评估哪些资源以何种浓度分布。这套方法在地球上已很成熟：我们的星球就如同其他任何宇宙天体一样，因此所使用的地球化学、地质学和地球物理学方法是通用的，适用于探索月球、火星及其他行星，包括小型天体。

要解决此类任务，需要对技术设备和科学仪器进行现代化改造，并考虑其在太空中的运行。例如，为进行区域地质勘察与勘探，曾提出一个能够至少行驶 500 公里的重型月球车项目。该机器人的研发始于 2006-2007 年：发表了一系列文章，明确了概念和技术要求，以确保该月球车能够在漫长的路线上，首先是在月球表面地质和地球化学视角最令人感兴趣的区域内，完成所有区域地质、地球化学和地球物理勘察与勘探的任务。

问：哪些区域是科学家们特别感兴趣的？

从地质学上看，月球赤道地区风暴洋附近的吕姆克火山岩区域非常有趣。那里含有从最古老到最年轻的海相玄武岩，年龄从 40 亿年到 10 亿年不等。此外，该区域还存在各种类型的岩石，这使得它对月球车勘探而言极具前景。

月球的极区从科学角度看也很有趣。月球的轴线几乎垂直于黄道面，这意味着太阳以切向方式照射极区，昼夜由地形决定。这造就了月球日持续时间占整个月球周期 80%-90% 的区域。科学家称这些区域为"永恒之光峰"。在这些地方，几乎可以提供持续的太阳能，这对于建立月球研究站至关重要。此外，极区月壤中存在水冰。关于此类资源浓度的早期仪器数据是在 20 世纪末利用中子光谱仪获得的。

俄罗斯科学院维尔纳茨基地质化学和分析化学研究所月球和行星地质化学实验室主任叶夫根尼·斯柳塔

我们正在开发在赤道地区和两极使用重型地质月球车进行勘探的路线，这将允许进行长期研究。该月球车的主动任务时间计划至少为两年。我们初步开发的科学设备组合包含三个主要部分：一个带有各种光谱仪（包括红外光谱仪）并与技术视觉相结合的科学导航系统；一个地质勘察组合，包括一个用于采集深度达 3 米月壤岩芯的钻机；以及两个用于从表面采集样本并将其放入存储盒的机械臂。每个样本都详细记录了采集时间、地点、条件、坐标和采样点照片。这就是地质勘探的精髓。第三套设备是地球物理设备，包括连续探地雷达、磁力计和梯度仪，用于连续采集地球物理数据。

在送达地球后，编号的样本可以被映射并与月表地形关联起来，从而构建月球上各种岩石类型的分布图，同时考虑其地球化学和矿物成分，以及它们与大小陨石坑和表面其他构造的关系。

问：那么，样本将被送回地球，而不是在原地分析？

是的，未来的任务计划将样本返回地球，无论是通过自动方式还是载人考察。地质月球车能够收集的材料对科学来说将是无比珍贵的：即使其唯一目的是收集样本并将它们送回地球而无需额外研究，一次载人任务也是值得的。

我们的国际同行也在进行类似的项目。美国宇航局的"耐力"号计划规划了约 1,000 公里的路线，以探索最大的撞击构造之一 – 月球南极的艾特肯盆地，其直径约 2,000 公里。这是一个独特且最古老的撞击构造之一。中国同行也计划了类似的研究：大家都明白，此类任务是月球探索的重要工具。

问：对于一个国家来说，实施此类带有地质月球车的月球任务在经济上是否可行，还是需要合作？

发达国家可以独立实施这样的计划；成本并非高不可攀。这是一次常规的自动化考察，类似于上世纪进行过的那些：例如，苏联的"月球车 2 号"计划。如今，有几个设备正在火星表面运行，常年研究这颗行星。不存在技术难题会使此类任务无法实现，而且与任何载人任务相比，这些都是相对低成本的项目。

问：载人任务有多必要？有一种观点认为，现代的自动化设备已经足够精密，可以解决大部分科学任务，同时成本远低于载人考察 …

当然，与资源勘探和勘察相关的任务可以由自动站和自主驾驶的机器人平台有效解决，这些平台正在积极研发中。然而，月球开发意味着更多：它需要人类永久或周期性的存在。

这种开发需要工业级利用当地资源来建设基地、维持生命支持以及生产火箭燃料 – 实质上，是形成月球经济。这产生了许多需要训练有素的人类操作员直接参与的任务，尤其是在开发的初始阶段，例如，在月球表面建立初级基础设施。一项必须由人监督的独立任务是深层钻探。我们已经与其他研究所的同事一起开发相应的装置。在月球上进行深层钻探与地球钻探有根本区别，因为月球是一个独特的世界，由不同的规律塑造而成。它是一个无空气天体，在整个地质历史中一直遭受强烈的陨石轰击。这导致了月壤的形成 – 一层覆盖整个表面的松散层。其堆积过程已持续超过四十亿年。

地质机器人：月球探索的下一步

月壤的厚度因区域而异。在最年轻的月海中，平均厚度为 4-5 米，最大可达九米。在月陆上，该层明显更厚 – 平均约 10 米，在某些区域可达 18-20 米或更多。钻探至 15 米深度几乎可以在月球任何地方触及下伏的基岩。带回地球的层状月球月壤柱将成为无价的知识来源，记录了自下伏岩石形成以来的整个月球历史。每一层都包含了四十亿年来太阳活动、太阳风成分、甚至地球大气层和磁层演化的信息。月壤如同罗塞塔石碑，保存着"地月系统"的历史；我们只需要收集样本并破译它们。

问：目前，用于月球探索的机器人制造处于什么阶段？

我们开发了一系列机器人，每个都旨在解决特定任务。我所讨论的重型地质月球车的概念，在圣彼得堡的中央机器人技术与工程控制论研究所已经得到了很好的开发。实质上，它几乎已准备好进入建造和实验设计工作阶段。

第二种是中型机器人，一种地质侦察型，用于勘探工作。它的任务不是沿路线收集样本，而是研究最有价值的月球资源的挥发性组分的分布、浓度和化学成分。这些资源在月球开发的初始阶段将会有很高需求。该机器人配备了一个钻探装置和一个钟形罩，该罩体降落到月球表面并密封该区域。钻头深入至 2 米深度，收集钟形罩下的含挥发性组分的浆状物。通过机械和热作用，这些挥发性组分（包括冻结碎片）被转化为气态，送入质谱仪进行分析。这将允许绘制挥发性组分（包括水冰）的沉积图。

该月球车的技术方案由拉沃奇金科研生产联合体开发。该设备已达到相当高的技术阶段，几乎已准备好开始其制造的实验和设计工作。

第三种是小型地球物理月球车。其任务是详细调查未来用于月球开发的基础设施选址，包括确定月壤厚度和大型岩石的分布。这实质上与在地球上建筑施工时进行地球物理勘察相同：在开始建造之前，必须了解选址是否安全。制造此类机器人是一个相对遥远的阶段，因此尚未详细开发。

问：第一批此类设备何时能制造并送往月球？

新的直至 2036 年的联邦航天计划目前正在审批中，这些项目正在审议中。它们需要经过俄罗斯科学院太空委员会和俄罗斯国家航天集团的批准。如果项目获得通过，到今年年底我们可能会明确这些设备的制造和发射时间表。

来源：俄罗斯卫星通讯社