

最新研究揭示,月球表面比地球更“蓬松”,导致造价高昂的太空探测车频频陷入困境。
科学家们终于破解了这些价值数百万美元的探测车为何总在火星和月球表面陷入松软沙土或砾石中的谜团。
他们认为,原因在于地球重力对沙土的作用力远强于火星或月球——而探测车正是在地球重力环境下进行测试的。
当探测车陷入松软沙土时(如2009年火星车“勇气号”的遭遇),工程师们不得不耗费大量精力,通过一系列指令操控车轮转动或调整行进方向,才能使其脱困继续执行探索任务。
虽然“勇气号”最终永久被困,但现在有望通过改进地球上的任务前地形测试来预防未来类似问题。
美国威斯康星大学麦迪逊分校的机械工程师通过计算机模拟,发现了当前地球测试方法的重大缺陷。
他们指出,这种错误导致人们对探测车在外星任务中的表现产生了“过度乐观”的预测。
任务准备的关键环节,在于准确掌握探测车如何在低重力外星表面行进,避免陷入松软地形或岩石区域。
月球重力仅为地球的六分之一。多年来,科学家们一直通过制造实际重量六分之一的原型车来模拟测试,以应对重力差异。
这些轻型探测车在沙漠环境中接受测试,研究人员通过观察它们在沙地上的行进状态来预测其在月球表面的表现。
然而,这项标准测试方法似乎“忽略”了一个看似微小的细节:地球重力对沙漠沙土的影响。
威斯康星大学麦迪逊分校的丹·内格鲁特教授团队通过模拟发现,地球重力对沙土的牵引力远超火星或月球。
他解释道,地球沙土更具刚性且支撑力更强,减少了在车轮下发生位移的可能性。
但内格鲁特教授指出,月球表面更“蓬松”,因此更容易产生位移——这意味着探测车抓地力更弱,机动性可能受损。
他坦言:“现在回想起来道理很简单:我们不仅要考虑重力对探测车的影响,还需考量重力对沙土的作用,才能更准确地预测探测车在月球的表现。”
“我们的研究结果凸显了运用物理模拟分析探测车在颗粒土壤上机动性能的重要价值。”
这一突破性发现源于研究团队受NASA资助的VIPER月球探测车模拟项目。该团队运用威斯康星大学麦迪逊分校与意大利科学家共同开发的开源物理模拟引擎Project Chrono完成了这项研究。
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