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豐田要去月球

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《豐田時報》上连载5天。

博牛登陆平台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術“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,丰田的技術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。

豐田與JAXA共同進行月球表面探測任務。

3月12日,宇宙航空研究开发机构(JAXA)与博牛登陆平台公司宣布,他们将开始商讨在国际宇宙探测任务方面的合作。由丰田提供技術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動领域、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。

登月分爲3個部分:
1.從地球到靠近月球的載人空間站(Gateway)
2.從Gateway到月球表面
3.能在月球表面移動的基地車(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,乘坐航天器來往于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術部门负责人寺师茂树副社长进行了采访。

實時自動生成地圖的同時依靠AI移動

寺師副社長說:挑戰宇宙“也許是工程師最大的夢想”(攝影:志和浩司)

寺師:
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,是对今后汽车技術的总称)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術和自动驾驶问题。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來制作地图,所以要实时自动生成地图,同时靠AI行驶。

池田:
那是發送一次數據呢,還是靠車載計算機工作?

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

池田:
這還是要看CASE的實力是吧?

寺師:
是啊。电动化、互联技術、使用AI的自动驾驶技術都非常重要,这正是我们至今为止在做的Mobility,即传统汽车技術中的可靠性和今后要与CASE这一重要的新技術高度融合。借用丰田章男社长的一句话來说就是:“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。

用載人·無人火箭從地球發射上去的宇航員和物資,經由Gateway後降落到月球表面。宇航員只是在需要的時候才降落到月球車的附近,所以月球車的長距離移動是靠自身的AI進行自動駕駛的。(據JAXA資料)

池田:
此项计划打算什麽时候实施呢?

寺師:
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。虽然丰田有汽车技術这一基础,但所需技術相当多,希望全日本的众多企业都能参与进來,大家共同先把能想到的所需技術全都筛选出來。

池田:
参与企业的名单已经定下來了吗?

寺師:
还没有,需要哪些技術都是从现在开始研究。JAXA一直都在做各种航天技術工作,但在月面上行走还是第一次。到时会发生什麽呢?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:
我稍微調查了一下,過去只有過三次載人登月,那是阿波羅計劃中的第15、16、17次。最後一次已經是47年前了。在最近的2013年,中國的“玉兔號”登月了,但未載人。因此意味著日本將僅次于美國成爲第2個載人登月的國家,並且即使是無人登月,日本也將成爲繼美國、前蘇聯和中國之後的第四個國家,那也是非常光榮的啊!而且用加壓式車輛,能在車內脫去宇航服,這完全是第一次。

寺師:
是的,真令人興奮啊!

池田:
是使用燃料電池吧?

寺師:
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新技術的同时,也必须使传统培育出的技術更加成熟,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:
那麽能否这样理解: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術,是这样吗?

挑戰月球表面,是我們挑戰五大洲行動的延伸,是在更遠的前方

丰田与宇宙联系起來的契机是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。

寺師:
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。该活動是从澳大利亚开始,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!为什麽要做那样的事?是为了返回“道路锻炼人,得到锻炼的人來制造汽车”这一原点。为了做到无论多麽艰难的道路,最后都能平安返回,都需要哪些技術呢?以往的汽车技術是必要的,也需加入新的CASE技術。将先进的技術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術,新开发出的技術再被应用到我们平时的汽车制造中來,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,挑战更高层次的技術,希望应用到我们汽车制造上。

池田:
那麽对于丰田來说,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?

寺師:
的確是這樣的。

外部尺寸爲6.0米×5.2米×3.8米,內部空間爲13平方米,可供2名宇航員使用

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,那麽现在所知道的月面探查车必须具备哪些功能呢?

寺師:
车辆尺寸大约是两台小型巴士那麽大,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:
您是說宇航員的生活空間確保是大約4塊半榻榻米的空間,除此之外都是器材空間?

寺師:
其他都是器材,充一次氫最好能跑1000公裏。月球上既沒有氧氣,也必須帶著氫氣,穿著宇航服做更換作業恐怕很困難,因此需要氧罐和氫罐。當然會帶備用品,若能跑1000公裏的話,就不會浪費太多時間。

池田:
從這張設想圖上看,ROVER上還有太陽能面板,不是一直使用它,而是例如在停車時作爲輔助電源之類的嗎?

寺師:
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來发电的话,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來生活。而在漫长黑夜则可靠氢能源生活,是这样的组合。

池田:
您所說的意思是,只能是限定尺寸的電池才能裝載嗎?

寺師:
怎麽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,随着今后技術的进化,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:
但是重量對發射成本的影響也是很大的啊。

寺師:
對對,還有發射問題,那方面的平衡今後也得重視,一定要極力輕量化。還有一個好的事情是,用氫行駛的話能産生出水!
池田:
哦,在月亮上那可是非常寶貴的啊!

寺師:
是啊,粗算一下,行駛5公裏左右就産生1升水,所以在一定程度上的生活用水就能自理。

池田:
雖然要帶水箱,但可以少量攜帶了是嗎?

寺師:
是啊。自給率是多少尚無定論,不過自給程度應該頗爲可觀。

我感覺月亮上更適合于氫能源社會

既能使用太陽能面板進行充電,又能使用氫能源燃料電池,自動判斷效率高低而切換用電。

池田:
綜上所述,燃料電池的特性是極爲適合于宇宙的,對嗎?

寺師:
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,剩余电力可用來将水电解,然后将产出的氢作为能源储存起來,我感觉在月亮上更适合于氢能源社会。

池田:
一開始肯定要盡量多帶氫罐和氧罐,但如果以後能在月亮上自給自足,也許就不必帶了吧?

寺師:
恩,那算是現在的預想吧。

池田:
这样想的话,感觉燃料电池的未來很厉害呀!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?

寺師:
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術。
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麽的,但到了月亮上不知会发生什麽,也许需要车辆翻滚后靠自己能起來的装置,或者是按下按钮就能让它起來的装置。

池田:
又不能呼叫日本汽車聯盟!(笑)。

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

池田:
在重力只有地球六分之一的地方,汽車的運動特性會變成怎樣,誰都沒有經曆過。

寺師:
是的。也许能在模拟装置中体验。还有车速不会那麽快,我想应该不需要高速驾驶什麽的。

池田:
不過,如果質量不變而重量只有地球的1/6,車輛在側翻時的軸心與重心高度之間的關系,可能與我們平時在地球所想象的不一樣。

寺師:
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麽装备。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來,恐怕也无益于人类。

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

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