探索月球需要能够自主思考的探测车
一幅插图展示了NASA CADRE探测车团队将如何探索月球表面。 图片来源：Motiv Space Systems
（神秘的地球uux.cn）据《对话》（万吉库·切贝特·坎朱姆巴）：NASA计划派遣三台小型月球车，并附带一个指令：你们自己协商如何探索一块地面。
合作自主分布式机器人探索任务（CADRE）将作为NASA计划于2026年底进行的IM-3发射，在面向地球的月球一侧着陆。这些探测车将作为一支自主导向的团队，花大约两周时间绘制地形地图。没有摇杆能控制它们，也没有人类会批准每回合。
工程师们在加利福尼亚帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室测试CADRE探测车是否能够自主驾驶和协调。NASA/JPL-加州理工学院
巡逻车会在内部选举领导，分配各自任务，并在其中一人电量不足时重新制定计划。如果成功，CADRE将成为NASA首次将多个月球车作为单一自主系统运行于地球之外。
这一成就的重要性远超本次任务，因为NASA正在勘察未来前往月球南极点的任务，那里以冰的形式存在于数十亿年未见阳光的陨石坑中。如果研究人员能够化学地将这些冰分开，转化为推进剂和可呼吸的空气，它可能成为围绕月球燃料库和生命维持系统构建的月球经济的原料。
目前，对这些冰块的唯一需求来自政府合同。而一个必须从239,000英里（384,000公里）外看护的企业，很难轻松进入市场。因此，尽管完整的月球经济还遥不可及，CADRE正在测试机器人是否能够在无监督下工作足够长时间、数量足够多，以维持月球作业的持续运行。
我是一名航空航天工程博士候选人，研究航天器在轨维护和主动碎片清除的导航、导航和控制。我也在研究这些漫游车面临的同样问题：当机器无法呼叫家园获取指令时，如何决定下一步该做什么。
为什么地球不能开车
在月球南极，地形本身可能造成通信中断。指令通过中继卫星传达探测车，陨石坑边缘可能阻挡这些中继器的视线。探测车若进入阴影陨坑，可能会在整个旅程中失去联系。
沟通断断续续不仅让开车变得烦人。这可能会消耗无法恢复的探测车电力。
极地探测车的照明预算有限。太阳能电池板只在太阳升起时为电池充电，而月球上的日出并非日常活动。夜晚持续大约两周地球，极地只有少数山脊长时间亮着。所以，每当探测车闲置等待新指令时，它消耗的能量是无法替代的，直到太阳回来。
在顶部图片中，探测车储存的能量在阳光下充电时上升，然后无论工作还是闲置等待，都以相同速度下降。在下方图片中，灰色带代表通信中断。等待地球指令的团队暂停，直到连接恢复，而自主团队则不断分配任务，两条线路之间出现的空隙是从原本的空档中恢复的工作。万吉库·切贝特·坎朱姆巴
为什么钢管是最难的例子
月球极地也带来了独特的挑战。当探测车从阳光照射的陨坑边缘驶向阴影地面时，阳光可以从直射光到绝对阴影，所以一台在顶部工作的相机在底部可能会失明。
月球也不像地球那样有GPS卫星，所以探测车无法确切知道它们的位置。他们需要根据摄像头和传感器所看到的图像自行绘制地图。
永久阴影区域内的温度会降至零下274华氏度（零下170摄氏度）。而月亮的尘埃比听起来更危险。电荷将它从地面抬起，数十亿年微小陨石撞击使每一粒颗粒都变得锋利而参差不齐。
这些灰尘会在轮毂轴承处磨擦，并穿过密封圈。让它远离探测车的活动部件仍是一个未解决的问题。尘埃还可能覆盖导航依赖的摄像头镜头，使探测车无法看到前方或安全移动。
为什么一辆探测车不够用
派一辆探测车去月球上的陨石坑是一项冒险的任务。如果卡住了，战役就结束。如果仪器失效，第二台机器无法进行测量。多机器人团队分散风险并分工工作。一辆月球车可能携带传感器，另一辆携带钻机，而位于阳光明媚山脊上的着陆器则充当电力和通信枢纽。
在通信中断的情况下，等待地球指令的探测车团队不得不停下来。自主团队在内部重新分配任务，选择下一个目标，并用剩余的能量完成。空闲时间变成了工作时间。
在NASA喷气推进实验室的地面测试中，CADRE探测车实现了这种协调。面对突如其来的障碍，他们一起重新规划路径，当一辆探测车的电池耗尽时，整个团队暂停，准备一起继续前进。
一个开发团队负责分担工作。阳光照射的陨石坑边缘着陆器提供电力并中继通信，而探测车和钻机则在下方永久阴影覆盖的陨坑底部工作，那里可能被水冰困住，阳光无法照射到。一旦他们越过边缘的无线电视界，就失去联系，必须分工管理电力。万吉库·切贝特·坎朱姆巴
尚不确定的部分
在月球南极的战役需要持续数月，而至今还没有机器人团队如此努力、如此长时间，且距离援助如此之远。工程师们正在开发探测车无需卫星定位导航并在船上做出决策的方法，但这些软件仍需在地面进行测试。
与此同时，截至2026年8月中旬，中国嫦娥七号任务正等待在中国海南岛的文昌发射场，预计年底前发射。它的着陆器、探测车和跳跃探测器设计为团队协作，探测器设计为跳跃进入永久阴影的陨石坑。如果美国想要跟上步伐，就需要自己的机器人，能够在无监督的情况下协调协作。
最后，没有公认方式让一家公司制造的探测车将任务交给另一家制造的工具，或决定谁先在陨石坑底部工作。随着自主漫游车团队的进步，建造这些团队将不得不制定这些规则。
CADRE将告诉科学家，三台小型月球车是否能在月球上协同推理。更难回答的是，不同制造商的十几台机器能否可靠地多年完成同样的任务。
