美国头条 2025-05-14
半世纪后重返月球，继而进军火星，几乎等同于“重新发明车轮”。
毕竟，如果在火星上爆胎，想回地球可不是件容易的事。
“有一件事是绝对不能发生的，那就是轮胎被刺破。”法国轮胎制造商米其林（Michelin）行政总裁梅内戈（Florent Menegaux）表示。
火星的严苛环境，从无人探测器“好奇号”（Curiosity）的经验可见一斑。
该探测器于2012年着陆火星，不过短短一年，它的六个硬质的铝合金轮毂轮胎就已布满裂痕与破洞。
至于月球，美国的阿尔忒弥斯（Artemis，阿提密斯）计划预计最早于2027年再次将太空人送上月球。
后续的阿尔忒弥斯任务，从预计2030年执行的“阿尔忒弥斯五号”（Artemis V）开始，将使用月球车探索月球南极地区。
在1969至1972年的六次阿波罗任务中，太空人从未离开登月点超过40公里（25英里），阿尔忒弥斯计划的太空人将行驶更远。
“我们的目标是在10年内行驶1万公里。”在法国中部城市克莱蒙费朗（Clermont-Ferrand）负责米其林无气轮胎计划的巴特（Sylvain Barthet）表示。
“这不只是短短一周的任务，我们讨论的是数十年的使用寿命，”美国太空总署格伦研究中心（John Glenn Research Centre, NASA）工程师帕杜拉（Santo Padula），他来自美国俄亥俄州，拥有材料科学博士学位。
图像来源，NASA图像加注文字，火星的岩石表面损坏了“好奇号”的轮胎。
对任何月球科技开发者而言，一大挑战是极端的温差。
在月球南北两极，气温可骤降至摄氏零下230 度以下 —— 那已接近绝对零度，也就是原子几乎完全停止运动的状态。
而这对轮胎来说，是一大难题。
“当原子不再运动时，材料就很难变形并恢复原状。”帕杜拉解释。
轮胎必须能够在翻越岩石时变形，之后迅速回弹到原本形状。
“如果轮胎永久变形，它就无法有效滚动，会导致动力损耗。”帕杜拉补充说。
此外，新一代轮胎所承载的负重，远超阿波罗太空人当年乘坐的轻型月球车（rover）。
他指出，未来的太空任务将需要支援“更大型的科学平台与越来越大可移动的太空舱”。
而在火星上，问题将更加严峻，因为那里的重力是月球的两倍。
图像来源，PADRAIG BELTON图像加注文字，米其林在其月球轮胎中使用高性能塑料。
阿波罗任务时期的月球车，使用的是由镀锌钢琴线编织而成的网状轮胎，续航距离约34公里（21 英里）。
由于极端温差与宇宙射线（cosmic rays）会分解橡胶，或令其变得像玻璃般脆弱，所以用于太空的无气轮胎材料，主要考虑的是金属合金与高性能塑胶。
欧洲太空总署（European Space Agency, ESA）罗莎琳·富兰克林（Rosalind Franklin）火星任务预计于2028年发射其漫游车至火星，该团体负责人巴格利翁（Pietro Baglion） 表示，“一般而言，这类轮胎会用金属或碳纤维作为基础材料。”
其中一种备受期待的材料是镍钛合金（Nitinol），由镍与钛混合而成。
“将这两种金属融合，就能造出一种像橡胶一样有弹性的金属，不论如何弯曲，都可以回弹回原来形状。”智慧轮胎公司（The Smart Tire Company）的行政总裁科尔（Earl Patrick Cole）说。
他形容镍钛合金的柔韧性能是“你一生中见过最疯狂的东西之一”。
NASA的帕杜拉亦认为，镍钛合金是一种具有“革命性”潜力的材料，因为它在相变过程中能吸收并释放能量，未来甚至可能应用在加热与冷却系统上。
不过，米其林的巴特则倾向使用更接近高性能塑胶的物料，认为它更适合应付长距离的月球行驶需求。
图像来源，BRIDGESTONE图像加注文字，普利司通轮胎胎面模仿了骆驼蹄。
与此同时，普利司通（Bridgestone）则采用了一种仿生设计，灵感来自骆驼脚掌的结构。
骆驼的脚掌含有柔软、富脂肪的垫层，能把体重分散到更大的面积上，从而避免脚陷入松软的沙地。
受此启发，普利司通设计的轮胎使用一种毛毡状（felt-like）材料作为胎面，轮子本体则由可弯曲的金属辐条构成。
这种结构能够分散登月舱的压力到更大的接触面积上，使其在碎石与尘土中行驶时不会陷入或卡住。
目前，米其林与普利司通两大品牌，加上美国加州的公司Venturi Astrolab，5月会在美国格伦研究中心向NASA提交轮胎技术方案。
NASA预计会在今年稍后时间作出决定——可能选定一项设计，也可能结合多项设计元素。
与此同时，米其林在法国克莱蒙（Clermont）附近的火山地形中，让样本月球车行驶，其松散火山灰地貌与月球表面相似。
普利司通则选择在日本鸟取县的砂丘进行测试。
巴特补充说，欧洲太空总署也正在评估欧洲是否可以自主研制探测车以执行未来的太空任务。
这项研发工作，或许将来能用于地球。
科尔在南加州大学攻读博士期间，参加了NASA的一项创业计划，尝试将火星超弹性探测车轮胎技术商业化。
他计划于今年推出的首批产品之一是镍钛合金单车轮胎。
每条售价约150 美元（约120英镑），虽然比一般轮胎贵得多，但耐用度极高。
他今年亦打算开发电单车的耐用轮胎，目标市场是道路崎岖的地区。
不过，他最大的梦想仍然是能为人类重返月球贡献一分力。
“这样我就能告诉我的孩子们，抬头看看月亮，”他说，“爸爸的轮胎就在那上面。”
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