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丰田要去月球

3月16日、17日,《THE PAGE》刊登了汽车评论家池田直渡的《寺师副社长采访录》,该内容将在《丰田时报》上连载5天。

丰田汽车公司即将开始对月球表面的探测项目,副社长寺师茂树先生借用丰田章男社长的话说,这一挑战是在月球上实现地球汽车技术“现实与虚拟的融合”。丰田经常被指出在电动汽车方面发展迟缓,丰田的技术高层领导将如何考虑电动化作为世界汽车发展潮流的新时代战略?汽车评论家池田直渡为此做了深入采访。此为5篇连载的第一篇。

丰田与JAXA共同进行月球表面探测任务。

3月12日,宇宙航空研究开发机构(JAXA)与丰田汽车公司宣布,他们将开始商讨在国际宇宙探测任务方面的合作。由丰田提供技术的人类首个加压式月面探测车 ROVER 将在月球上行驶10000km以上,并对5个区域进行调查。

该宇宙探测任务是以扩大人类活动领域、创造知识财富为宗旨的国际性协作和生产科研相结合的项目。

登月分为3个部分:
1.从地球到靠近月球的载人空间站(Gateway)
2.从Gateway到月球表面
3.能在月球表面移动的基地车(ROVER)

ROVER是通过AI(人工智能)无人驾驶在调查点之间进行移动,宇航员根据调查、实验和车辆维护的需要,乘坐航天器来往于Gateway与ROVER之间。

关于这项国际宇宙探测任务,记者池田直渡对丰田技术部门负责人寺师茂树副社长进行了采访。

实时自动生成地图的同时依靠AI移动

寺师副社长说:挑战宇宙“也许是工程师最大的梦想”(摄影:志和浩司)

寺师:
之所以考虑这件事,是因为大家说到Land Cruiser、Hilux等车辆在世界各地的严酷条件下,无论去往哪里,都一定会安全返回,而且丰田车的耐久性、可靠性和行驶性能都深受好评。再加上,执行月球表面任务所需要的CASE(Connected:互联 ,Autonomous:自动驾驶,Shared/Service:共享/服务,Electric:电动化的缩写字母,是对今后汽车技术的总称)评价。我想“共享”这一项应该是没有的,最重要的是要解决动力方面的技术和自动驾驶问题。在月球上只能是一边通过AI判断路面情况一边自动驾驶。因为不可能让地图厂商来制作地图,所以要实时自动生成地图,同时靠AI行驶。

池田:
那是发送一次数据呢,还是靠车载计算机工作?

寺师:
一部分需要发送,但数据送回地球,然后再向月球发出指示,会因为时间差而来不及,所以基本上还是需要现场自行判断行驶。

池田:
这还是要看CASE的实力是吧?

寺师:
是啊。电动化、互联技术、使用AI的自动驾驶技术都非常重要,这正是我们至今为止在做的Mobility,即传统汽车技术中的可靠性和今后要与CASE这一重要的新技术高度融合。借用丰田章男社长的一句话来说就是:“现实与虚拟的融合”。这回不仅要在地球上,还要在月球上实现。

用载人·无人火箭从地球发射上去的宇航员和物资,经由Gateway后降落到月球表面。宇航员只是在需要的时候才降落到月球车的附近,所以月球车的长距离移动是靠自身的AI进行自动驾驶的。(据JAXA资料)

池田:
此项计划打算什么时候实施呢?

寺师:
2029年。10年后大家一起降落到月球表面上。因为无法预先演习,所以必须尽早决定ROVER这种“车辆”的基本规格和怎样具体实现。为此,必须在对月球环境调查的基础上加以周密设想。这项工作不仅限于JAXA和丰田,其他人的合作也是不可缺少的。虽然丰田有汽车技术这一基础,但所需技术相当多,希望全日本的众多企业都能参与进来,大家共同先把能想到的所需技术全都筛选出来。

池田:
参与企业的名单已经定下来了吗?

寺师:
还没有,需要哪些技术都是从现在开始研究。JAXA一直都在做各种航天技术工作,但在月面上行走还是第一次。到时会发生什么呢?必须和各类专家一起研究,集思广益。比如说,橡胶轮胎不能在月球表面行驶。

池田:
我稍微调查了一下,过去只有过三次载人登月,那是阿波罗计划中的第15、16、17次。最后一次已经是47年前了。在最近的2013年,中国的“玉兔号”登月了,但未载人。因此意味着日本将仅次于美国成为第2个载人登月的国家,并且即使是无人登月,日本也将成为继美国、前苏联和中国之后的第四个国家,那也是非常光荣的啊!而且用加压式车辆,能在车内脱去宇航服,这完全是第一次。

寺师:
是的,真令人兴奋啊!

池田:
是使用燃料电池吧?

寺师:
实际上,早在阿波罗计划时就开始使用氢燃料电池了。不仅是ROVER很多其他动力源都将是氢。因此在采用CASE新技术的同时,也必须使传统培育出的技术更加成熟,所以能源将使用氢燃料。我们今后的目标是在月球上创造氢能源社会。

池田:
那么能否这样理解:JAXA选择丰田的理由是因为丰田的可靠性和目前为止取得的成就,例如有Lander
Cruiser等优秀车辆,而丰田决定参与,是因为丰田拥有燃料电池这一核心技术,是这样吗?

挑战月球表面,是我们挑战五大洲行动的延伸,是在更远的前方

丰田与宇宙联系起来的契机是2012年航天飞机奋进号的陆地运输。当时由于桥梁强度问题而不能使用重型机械进行牵引作业,因而使用丰田敞篷运货卡车・坦途代行牵引作业。

寺师:
还有一点值得一提,丰田自2014年开始挑战“穿越五大洲”的行动。该活动是从澳大利亚开始,今年是最后一站亚洲,2020年回到日本结束。真的是实地跑遍五大洲!为什么要做那样的事?是为了返回“道路锻炼人,得到锻炼的人来制造汽车”这一原点。为了做到无论多么艰难的道路,最后都能平安返回,都需要哪些技术呢?以往的汽车技术是必要的,也需加入新的CASE技术。将先进的技术放到各种严酷的条件中,通过以往的汽车制造方式恐怕难以成功。因此我们要实地演练,并开发出能实际解决问题的技术,新开发出的技术再被应用到我们平时的汽车制造中来,如此循环渐进。其实不尝试一下是不知道会有多少回报的,而今对月球表面的挑战正是我们当初挑战五大洲行动的延伸,是在更远的前方。五大洲的环境条件可能与月球相差巨大,因此我们更要不畏艰苦,挑战更高层次的技术,希望应用到我们汽车制造上。

池田:
那么对于丰田来说,挑战月球正是作为现在丰田想钻研的方向,是极富有魅力的事业吗?

寺师:
的确是这样的。

外部尺寸为6.0米×5.2米×3.8米,内部空间为13平方米,可供2名宇航员使用

池田:
月面车辆要决定各项参数,事先肯定会调查需要哪些功能,那么现在所知道的月面探查车必须具备哪些功能呢?

寺师:
车辆尺寸大约是两台小型巴士那么大,因为根据任务的不同,宇航员需要经常在月面调查并返回,所以不能像一般野营车那样狭小,而要有足够的空间能在里面生活,大概是4个半榻榻米的样子吧。

池田:
您是说宇航员的生活空间确保是大约4块半榻榻米的空间,除此之外都是器材空间?

寺师:
其他都是器材,充一次氢最好能跑1000公里。月球上既没有氧气,也必须带着氢气,穿着宇航服做更换作业恐怕很困难,因此需要氧罐和氢罐。当然会带备用品,若能跑1000公里的话,就不会浪费太多时间。

池田:
从这张设想图上看,ROVER上还有太阳能面板,不是一直使用它,而是例如在停车时作为辅助电源之类的吗?

寺师:
这得先说说所谓电动汽车。我们不认为EV和FCEV是截然不同的东西。电动机、电池和动力控制元件三者具备就是电动车。FCEV和EV都同样具备这些,只是装了很多电池,预先把能量积蓄在电池里行驶的汽车是EV,而车辆自身通过氢和氧的化学反应发电,并将剩余的电蓄积到电池里行驶的汽车是FCEV。除了从插座上充电和车辆自己发电的不同以外,它们完全一样。例如现在开发中的全固体电池如果性能更好些,装上去更加小巧紧凑,再加上燃料电池FC来发电的话,就可以根据情况切换成高效率模式。月球的昼夜周期是14天,白天可用太阳能面板充电来生活。而在漫长黑夜则可靠氢能源生活,是这样的组合。

池田:
您所说的意思是,只能是限定尺寸的电池才能装载吗?

寺师:
怎么样使用最终取决于电池性能,看充一次电能维持多久。也要看使用氢效率高,还是电池效率高,随着今后技术的进化,这种平衡也在变化,而且有时有太阳,有时又没有,所以最好两者兼备。装载很多电池会很重,但是月球重力只是地球的六分之一,所以我想问题应该不是很大。

池田:
但是重量对发射成本的影响也是很大的啊。

寺师:
对对,还有发射问题,那方面的平衡今后也得重视,一定要极力轻量化。还有一个好的事情是,用氢行驶的话能产生出水!
池田:
哦,在月亮上那可是非常宝贵的啊!

寺师:
是啊,粗算一下,行驶5公里左右就产生1升水,所以在一定程度上的生活用水就能自理。

池田:
虽然要带水箱,但可以少量携带了是吗?

寺师:
是啊。自给率是多少尚无定论,不过自给程度应该颇为可观。

我感觉月亮上更适合于氢能源社会

既能使用太阳能面板进行充电,又能使用氢能源燃料电池,自动判断效率高低而切换用电。

池田:
综上所述,燃料电池的特性是极为适合于宇宙的,对吗?

寺师:
是的。在很早以前的阿波罗计划中就使用了燃料电池。还有,不问问辉夜姬(日本童话人物)就不会知道月亮上是否真的有水,如果有也可能是冰。要是真有水,就能用太阳能的电力对它进行电解,分解为氢和氧,就能在月球上实现氢能源社会。用阳光发电并储存于电池中,充满电后,剩余电力可用来将水电解,然后将产出的氢作为能源储存起来,我感觉在月亮上更适合于氢能源社会。

池田:
一开始肯定要尽量多带氢罐和氧罐,但如果以后能在月亮上自给自足,也许就不必带了吧?

寺师:
恩,那算是现在的预想吧。

池田:
这样想的话,感觉燃料电池的未来很厉害呀!关于其他所需性能,刚才您提到了自动驾驶,另外还有温度问题吧?基于整体假想,请您讲讲月球车辆与地球车辆相比有哪些大的差别呢?

寺师:
必须考虑到高、低温的剧烈反差,以地球车辆的耐热特性是不行的。冷却与加温方面需要考虑到各种技术。
还有一点就是不知道月球地面到底是怎样的,看上去似乎平坦的地方,也许会非常软,有时可能又非常坚硬。我们平时正常行驶不会想到会翻车什么的,但到了月亮上不知会发生什么,也许需要车辆翻滚后靠自己能起来的装置,或者是按下按钮就能让它起来的装置。

池田:
又不能呼叫日本汽车联盟!(笑)。

寺师:
是啊(笑)。不过,若无人驾驶,那里没人会帮你把车扶起来,所以应该会需要靠自身起来的功能。

池田:
在重力只有地球六分之一的地方,汽车的运动特性会变成怎样,谁都没有经历过。

寺师:
是的。也许能在模拟装置中体验。还有车速不会那么快,我想应该不需要高速驾驶什么的。

池田:
不过,如果质量不变而重量只有地球的1/6,车辆在侧翻时的轴心与重心高度之间的关系,可能与我们平时在地球所想象的不一样。

寺师:
是啊。在恶劣地面行走时重心低些比较稳定,所以先要考虑在哪里配置什么装备。但这需要先把行驶条件和环境条件全都设定好,否则无法决定配置的整体设计。在最初阶段需要绞尽脑汁思考月球表面的驾驶条件,这是当前的首要之事。

池田:
是啊。若在月球严酷条件下的挑战不能和在地球上如何扩大电动化社会的问题关联起来,恐怕也无益于人类。

丰田的月球挑战将会给汽车制造带来怎样的进步呢?关于探索电动化未来的话题请看下一集。

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