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再登月球,首先要重造轮胎?

特别策划

2024-06-19 18:53

题图|视觉中国

 

大约再过一周,作为中国也是人类首个成功完成“月球背面采样”的探测器,“嫦娥6号”就将返回地球,结束其长达50多天的探险之旅。


“嫦娥6号”的自拍照,图自:中国国家航天局


由于这次任务在于将月背样本带回地球, “嫦娥 6 号” 在降落之后,并不会再次移动,而是就地挖掘土壤样本,站桩输出。其“偷偷” 携带的小型探测车,也只是用来拍摄自拍照。

 

想要再次看到人类驾驶着车辆在月球上驰骋的画面,起码要等到 2030 年前后的再次载人登月。届时,常驻月球的宇航员将能够驾驶月球车,进行更为深入的探索和研究。这些活动不仅将为我们开发月球资源和价值提供宝贵的数据和经验,同时也将人类带入真正的星际时代。

 

探索月球,人类迈入星际时代的“下一站”

 

作为一个持续发展和进步的物种,人类社会需要不断的资源供应和科学进步作为推动力,而对外太空的探索和开发正好能够满足这些需求。

 

就拿离我们最近,不适合人类生存的月球来说,其开发潜力就非常大。

 

很多科学家和公司都构想过,在月球表面铺设大面积的太阳能电池板,利用月球没有大气和电离层遮挡的自然条件,更高效地收集太阳能。虽然目前将电能从月球传输回地球的技术尚未成熟,但如果相关技术难题得到解决,这种全新彻底清洁的能源,就能彻底缓解地球上日益增长的能源需求。

 

比太阳能更实际一点的是氦-3,这种在月壤中富含但地球上相对稀少的资源,在核聚变应用上有着巨大潜力。与传统的核裂变能源相比,氦-3作为核聚变燃料具有更高的能量输出和更低的放射性风险。如果能够实现对氦-3的有效开发和利用,它将为人类提供一种几乎无限的、清洁的能源解决方案。

 

除了提供新的能源解决方案之外,对月球的全面探索还将为人类理解地球的起源和宇宙的演变提供重要的参考价值。就拿这次“嫦娥6号”的采样来说,就很有可能提供“月球和太阳系起源及其早期历史的新见解”。

 

然而,在实现这一愿景之前,我们必须首先解决一个关键的技术难题:开发和升级适用于外星环境的轮胎。

 

重造轮胎,在星际时代为什么那么重要?

 

为了开发这些宝贵的资源,并且深入探索宇宙的奥秘,且“轮子”是适应地形适应性最强,结构效率最高的行走方式。如何造出帮助我们在外星球上自由移动的“宇宙轮胎”,就成为了一项关键的挑战。

 

与地球上面的轮胎相比,“宇宙轮胎”最关键的挑战在于太空极限的环境。在太空环境中,不仅存在大量的宇宙射线辐射,同时温度变化范围极为剧烈,“宇宙轮胎”必须要承受超过 100 摄氏度和低至零下 240 摄氏度的挑战。

 

为了满足如此极端的挑战,人们过去数十年给出的方案很“粗暴”:用金属而不是我们日常使用的橡胶来制作轮胎。就拿2021年中国发射到火星去的“祝融号”火星车来说,其轮子就是用铝金属复合材料制成,用“硬碰硬”的方式在外星球的砂石路面行驶。

 

这种用一大块金属加工出来的“轮胎”,虽然解决了“滚动”的问题,并且在表面加工出了突出的花纹以增强抓地力,但在避震能力和耐用性上仍是需要努力的课题。

 


就拿花费了25亿美元打造的美国“机遇号”火星车来说,其铝制轮胎,在10年的生命里也仅仅行驶了不到30公里。

 

究竟什么样的材料结合结构设计,才能突破“宇宙轮胎”这一人类开发太空的关键阻碍?科学家和工程师们一直在寻找创新的解决方案。米其林作为全球知名的轮胎制造商,在轮胎领域的领先地位建立在其对材料的精通以及将材料组合成复合解决方案的能力之上。秉承着尽早加入太空探索的行动中,让人类在月球和火星上建立永久居住点的愿景,米其林月球探测车轮胎项目应运而生。

 


米其林近期公布了为月球探测车设计的免充气轮胎,通过采用最新、最前沿的制造技术和反复试验得出的特殊三维构造,完全无需充气的“月球探测车轮胎”在类似月球表面的法国Lemptégy火山的测试,也展现出了优秀的抓地力表现。

 

在至关重要的轮胎材料上,米其林正致力于寻找能够在极端温度下提供足够的灵活性、令人满意的驾驶性能和可接受的耐久性的材料。以便最终达到他们的终极开发目标——在月球这样极端恶劣的环境(夸张温度变化、高宇宙辐射),车轮能够在各种外部应力水平下工作(多崎岖也可以使用),并且在这种应力水平下承受数百万次变形循环(长寿命续航里程)。

 

创新,米其林早已“超越”轮胎

 

为什么米其林这家全球知名的、给地球消费者制造轮胎的公司,会参与到本应该由宇宙探索机构主导的月球轮胎开发中去?

 

米其林官方给出的回答也并不复杂:“太空探索是所有科学、生物学、力学、物理学等学科交汇的领域。米其林相信,这个项目所实现的技术发展和科学进步,将使米其林能够继续在地面应用领域进行创新。”

 

这种突破向前,从一切学科和领域寻找解决方案和创新潜力的意识,一直是米其林成功的关键。

 

早在1937年,米其林就通过第一款带有钢制胎体的卡车轮胎Metalic轮胎,首次成功地将橡胶和钢结合在一起。基于两者的材料特性,米其林继而在1946年推出了跨时代的“子午线轮胎”,彻底改变了汽车的行驶性能。  

 

                  

此次为航空航天领域设计免充气轮胎,也是米其林一直以来向更多领域探索的方向之一,早在2005年,米其林就发表了 “Tweel” 轮胎研发计划,并且在之后的探索中将其产品化,应用在部分工况恶劣,普通轮胎维护频率较高的场景之中。

 

而2019 年米其林公布了首款应用在乘用车上的 Uptis 免充气轮胎原型,已经从去年开始在首批用户法国邮政、DHL中开始了试点应用。

 


但正如“月球轮胎”这个非主赛道的创新一样,米其林还在不断将创新的触角延伸至更多领域。就拿米其林根据自己在高性能材料领域的技术积累,而打造的可充气、可伸缩的自动翼帆系统WISAMO(Wing Sail Mobility)来说,其革命性设计旨在将已投入运营的船舶的温室气体排放量降低20%、甚至将新船舶的温室气体排放量降低50%以上,来实现船舶对环境的积极影响。

 

秉持着“一切皆可持续”的愿景,米其林依靠强大的全球研发团队,参与所有相关技术研发,以推动可持续增长。全球超过6000名、涵盖数学家、材料专家、数字建模专家等350多个不同专业领域的研发员工,分布在全球9个研发中心之中。光是2023年,米其林就又申请了269项专利,全球有效专利总数超出11000项。

 

同时为了加快创新速度,实现更多领域的突破性创新,米其林还建立了广泛的合作伙伴关系。根据官方的统计,米其林已在全球范围内投资超过4400万欧元用于合作伙伴关系研究与发展,包括为航空航天领域设计免充气轮胎、海上航运的WISAMO自动翼帆系统,都是合作取得成功的典范。

 

米其林致力于成为全球领先制造商,为人们提供改变生活的复合物和非凡体验。135年来,米其林在轮胎领域的专业知识激励着品牌不断创新。如今,米其林将这种创新精神扩展到海洋、航空、农业等等更多领域,通过不断突破技术和材料的界限,为社会带来新的动力和无限可能。米其林始终以创新引领,致力于为人们创造更美好的生活。

 

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