近日，據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》消息，豐田汽車公司（簡(jiǎn)稱：豐田）與日本三菱重工業(yè)股份有限公司（簡(jiǎn)稱：三菱重工）以及日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)舉辦聯(lián)合發(fā)布會(huì)，公開(kāi)披露了氫燃料電池月球車Lunar Cruiser的最新進(jìn)展。豐田月球車開(kāi)發(fā)工程負(fù)責(zé)人山下健表示，計(jì)劃在2024年前完成所有的設(shè)計(jì)，2027年前，完成整個(gè)車輛的制造。到2029年，這輛車將借助美國(guó)正在研發(fā)的新型運(yùn)載火箭發(fā)射升空，前往月球。屆時(shí)，這輛車將搭載宇航員在月球表面疾馳，開(kāi)啟人類探索月球的新時(shí)代。

Lunar Cruiser于2019年開(kāi)始研發(fā)。整車長(zhǎng)度約為4米，寬度為5米，高度為3米，相當(dāng)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(nèi)部設(shè)施完善，有助于保障月球科研探測(cè)工作的有效進(jìn)行。從外觀上看，Lunar Cruiser采用3組寬幅特制車輪6驅(qū)系統(tǒng)，以提高車輛的越野能力，降低陷入沙丘或泥土的風(fēng)險(xiǎn)。該月球車搭載了氫燃料電池系統(tǒng)引擎，并配備了一個(gè)可伸縮的太陽(yáng)能電池板。在白天，太陽(yáng)能電池板可為水電解槽提供電力，產(chǎn)生氫氣和氧氣；而在夜間，氫氣可用于運(yùn)行燃料電池，延長(zhǎng)月球車的運(yùn)行時(shí)間。按照NASA和JAXA的規(guī)格要求，Lunar Cruiser在裝滿氫氧儲(chǔ)罐的情況下可行駛約1000公里。單次任務(wù)可完成42天內(nèi)行駛10000公里，累計(jì)服役時(shí)間可達(dá)10年。

值得一提的是，與20世紀(jì)70年代阿波羅登月計(jì)劃中使用的敞篷車不同，豐田L(fēng)unar Cruiser將有一個(gè)加壓的封閉艙室，配備睡眠區(qū)和衛(wèi)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(shè)計(jì)，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(shù)

實(shí)際上，越來(lái)越多的探月工程開(kāi)始探索使用氫燃料電池技術(shù)。比如，2022年11月12日，天舟五號(hào)發(fā)射成功，開(kāi)啟了我國(guó)空間站“T”字構(gòu)型完成后的首次貨運(yùn)任務(wù)。據(jù)悉，天舟五號(hào)搭載了由中國(guó)氫能聯(lián)盟成員單位航天科技集團(tuán)五院529廠自主研發(fā)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)載荷，計(jì)劃開(kāi)展我國(guó)首次燃料電池空間在軌試驗(yàn)，為我國(guó)載人探月任務(wù)做準(zhǔn)備。

為什么要采用燃料電池技術(shù)？

載人登月和深空探測(cè)等任務(wù)可能會(huì)遇到長(zhǎng)時(shí)間無(wú)太陽(yáng)光照的情況，傳統(tǒng)的光伏發(fā)電能源系統(tǒng)無(wú)法滿足航天器的能量需求。因此，科學(xué)家們將研究重點(diǎn)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(tǒng)，其能量密度是目前最輕的高能可充電電池能量密度的數(shù)倍。從未來(lái)載人航天任務(wù)的適應(yīng)性來(lái)看，燃料電池通過(guò)反應(yīng)消耗氫氣和氧氣，生成產(chǎn)物水，并可以與航天器的推進(jìn)、熱控、環(huán)控等分系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。這是一種高效、清潔且符合航天器未來(lái)發(fā)展的新型能源。

豐田在氫能領(lǐng)域布局廣泛

早在1992年豐田就著手推進(jìn)氫能技術(shù)相關(guān)的研發(fā)，涉及燃料電池汽車、燃料電池固定發(fā)電機(jī)、工廠生產(chǎn)、液氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車等多個(gè)領(lǐng)域。截至2022年，豐田在氫能領(lǐng)域的合作伙伴覆蓋了整車制造、FC系統(tǒng)集成/生產(chǎn)/銷售、車輛運(yùn)營(yíng)使用以及制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫等全產(chǎn)業(yè)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(chǎn)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(guò)20000輛，累計(jì)行駛距離5.33億公里。目前，除了乘用車，氫能的廣泛應(yīng)用也延伸到了巴士、卡車、叉車等商用車領(lǐng)域。在今年6月舉辦的說(shuō)明會(huì)上，豐田預(yù)計(jì)到 2030 年將銷售 10 萬(wàn)輛氫動(dòng)力燃料電池汽車。

液氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車方面，今年8月，豐田公司公布了該項(xiàng)目的最新進(jìn)展。雖然目前尚未達(dá)到可投入市場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用階段，但已經(jīng)將液氫燃油泵的運(yùn)行時(shí)間從5月份的10小時(shí)延長(zhǎng)至13小時(shí)。據(jù)了解，液態(tài)氫需要儲(chǔ)存在-253℃以下的環(huán)境中，這使得它比氣態(tài)氫更難處理。對(duì)液氫動(dòng)力汽車而言，最大的問(wèn)題是向發(fā)動(dòng)機(jī)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(tǒng)燃油車的燃油泵一樣防止磨損。