豐田助推氫能探月

近日，據《日本經濟新聞》消息，豐田汽車公司（簡稱：豐田）與日本三菱重工業股份有限公司（簡稱：三菱重工）以及日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)舉辦聯合發布會，公開披露了氫燃料電池月球車Lunar Cruiser的最新進展。豐田月球車開發工程負責人山下健表示，計劃在2024年前完成所有的設計，2027年前，完成整個車輛的制造。到2029年，這輛車將借助美國正在研發的新型運載火箭發射升空，前往月球。屆時，這輛車將搭載宇航員在月球表面疾馳，開啟人類探索月球的新時代。

Lunar Cruiser于2019年開始研發。整車長度約為4米，寬度為5米，高度為3米，相當于兩輛面包車的尺寸。這輛月球車可為兩名宇航員提供約13立方米的生活和探索空間，內部設施完善，有助于保障月球科研探測工作的有效進行。從外觀上看，Lunar Cruiser采用3組寬幅特制車輪6驅系統，以提高車輛的越野能力，降低陷入沙丘或泥土的風險。該月球車搭載了氫燃料電池系統引擎，并配備了一個可伸縮的太陽能電池板。在白天，太陽能電池板可為水電解槽提供電力，產生氫氣和氧氣；而在夜間，氫氣可用于運行燃料電池，延長月球車的運行時間。按照NASA和JAXA的規格要求，Lunar Cruiser在裝滿氫氧儲罐的情況下可行駛約1000公里。單次任務可完成42天內行駛10000公里，累計服役時間可達10年。

值得一提的是，與20世紀70年代阿波羅登月計劃中使用的敞篷車不同，豐田Lunar Cruiser將有一個加壓的封閉艙室，配備睡眠區和衛生間，可以允許宇航員脫下太空服。該艙室是為兩名宇航員所設計，但在緊急情況下可以容納四名宇航員。

航天探索趨向氫燃料電池技術

實際上，越來越多的探月工程開始探索使用氫燃料電池技術。比如，2022年11月12日，天舟五號發射成功，開啟了我國空間站“T”字構型完成后的首次貨運任務。據悉，天舟五號搭載了由中國氫能聯盟成員單位航天科技集團五院529廠自主研發的燃料電池發電系統載荷，計劃開展我國首次燃料電池空間在軌試驗，為我國載人探月任務做準備。

為什么要采用燃料電池技術？

載人登月和深空探測等任務可能會遇到長時間無太陽光照的情況，傳統的光伏發電能源系統無法滿足航天器的能量需求。因此，科學家們將研究重點放在具有較高比能量的燃料電池上。基于燃料電池的再生能源系統，其能量密度是目前最輕的高能可充電電池能量密度的數倍。從未來載人航天任務的適應性來看，燃料電池通過反應消耗氫氣和氧氣，生成產物水，并可以與航天器的推進、熱控、環控等分系統進行一體化設計。這是一種高效、清潔且符合航天器未來發展的新型能源。

豐田在氫能領域布局廣泛

早在1992年豐田就著手推進氫能技術相關的研發，涉及燃料電池汽車、燃料電池固定發電機、工廠生產、液氫發動機汽車等多個領域。截至2022年，豐田在氫能領域的合作伙伴覆蓋了整車制造、FC系統集成/生產/銷售、車輛運營使用以及制氫、儲氫、運氫等全產業鏈上下游。

在氫燃料電池車方面，豐田很早布局。2014年豐田在全球推出第一代MIRAI，這是世界首批量產的氫燃料電池車。2020年，第二代MIRAI上市銷售，截至目前MIRAI的銷量已超過20000輛，累計行駛距離5.33億公里。目前，除了乘用車，氫能的廣泛應用也延伸到了巴士、卡車、叉車等商用車領域。在今年6月舉辦的說明會上，豐田預計到 2030 年將銷售 10 萬輛氫動力燃料電池汽車。

液氫發動機汽車方面，今年8月，豐田公司公布了該項目的最新進展。雖然目前尚未達到可投入市場的實際應用階段，但已經將液氫燃油泵的運行時間從5月份的10小時延長至13小時。據了解，液態氫需要儲存在-253℃以下的環境中，這使得它比氣態氫更難處理。對液氫動力汽車而言，最大的問題是向發動機輸送燃料的燃油泵，這一零部件在超低溫下很難正常工作，原因是不能像傳統燃油車的燃油泵一樣防止磨損。