研制方案视频
清华大学自2017年起开始载人月球车研制工作，研制方案历经多次调整，团队先后制作了四轮独立驱动独立转向技术演示验证车（图1），车体倾角可调和具有蠕动行驶功能的四轮车（图2），最终将中华文明和传统文化融入载人月球车的设计中，以工程技术为基础，以人文思想为突破，形成了现在的研制方案。
设计团队用“望舒之辇”命名载人月球车。在中国古代传说中，望舒是为月亮驾车的女神，也被借指月亮。屈原《楚辞·离骚》中就有“前望舒使先驱兮，后飞廉使奔属”的诗句。而“辇”是我国古代交通工具，中国使用车辆的历史可追溯至夏朝的奚仲造车。该命名不仅很好地贴合了月球车的内涵，更寄托了华夏儿女世代之梦想。在月球车的整体构型方面，设计灵感来自于秦始皇兵马俑出土的铜车马的关键元素（图3）。以一对大尺度车轮来突出“辇”的关键特征，以圆形穹窿华盖凸显车的华丽与尊贵，以显示器支架的“缰绳”造型意寓驾驭“望舒之辇”的 “航天员”正是载人探月的践行者，而六轮独立驱动则意喻六匹马拉动“辇”以按照中国的传统礼仪给予航天员最崇高礼遇。此外，为彰显中华文化的博大精深和中国哲学思想的深邃，还在大车轮毂上应用了“来氏太极图”造型。
在载人月球车的构型方面，大尺度车辆位于航天员座椅处，抬高了航天员座椅的高度，不仅有效降低了航天员对抗充气加压航天服变形所需要的肌肉力量，而且开阔了航天员的视野。车顶的华盖不仅提供了铺设太阳能电池阵的结构，解决了科学仪器设备长期供电的问题，并且在为航天员遮挡月昼强烈的阳光辐照的同时，为车上设备制造了阴影区域，从而降低了为抵抗月昼约128度高温所实施的仪器设备和电池温度控制的难度。此外，还提供了敞篷车所必须的防翻滚支架，以对航天员进行保护。通过对月球车巧妙的折叠和展开设计，即满足了月球车搭乘月球着陆器到月球表面而对其尺寸和重量的严格限制条件，还在月球车后部形成了一个面积较大的平台，用于放置科学仪器设备和装置以及采集到的月球标本。
为实现载人月球车的高效、安全与可靠驾驶，设计团队将卫星的姿态控制思想应用于月球车的行驶控制，解决了当月球车若干车轮出现故障后的行驶控制问题。形成的车辆集中-分散控制理论、方法和技术可以移植到地面电动车的控制上，赋予电动车更灵活的转向能力，解决高速转弯和湿滑路面高速行驶时的车辆稳定性问题。设计团队还发展了载人月球车的人-机智能混合增强驾驶技术，实现了手动驾驶、自主驾驶和人机混合驾驶三种模式，既为航天员提供了驾驶乐趣，也为安全驾驶和特殊情况下自主返回月球着陆器提供了保障。该技术也可以移植到地面车辆的驾驶上来，将人操纵和自主驾驶实现更好的结合。此外，为解决航天员穿着月球航天服存在的手腕和手指运动受限的问题，同时也为了提高驾驶的可靠性，专门设计了可以将前进、后退、转向和刹车动作在手感上解耦的操作杆，并赋予了操纵杆鼠标功能。为保证可靠性，还将操纵杆至于两名航天员中间位置，以便航天员可以随时交接操纵职能。同样，该项技术也可以移植到地面车辆上来，实现主副共驾。
在研制方案的形成过程中，清华大学航天航空学院负责总体设计，清华大学美术学院负责艺术设计，清华大学其他相关院系分别承担相关关键技术实现工作。合作单位是中国航天科工集团所属三江集团，三江集团承担了车辆驱动分系统设计和工程实现等任务。
图1：清华大学的四轮车设计方案
图2：清华大学的车体角度可调与可以蠕动行驶四轮车设计方案
图3：秦始皇兵马俑出土的铜车马，为设计团队提供了灵感
图4：“望舒之辇”设计方案
图5：“望舒之辇”关键设计元素
供稿：航院
编辑：陈晓艳
审核：郭玲
2023年10月31日 11:22:54
