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月球上的小兔子，终于要有伴了吗？
自玉兔二号2019年1月与嫦娥四号的着陆器分离，抵达月球背面以来，它已经孤独地在月球上工作四年了。
玉兔二号在月球上孤独地工作着
2023年1月，央视新闻报道称，玉兔二号即将迎来小伙伴，结束单打独斗的服役生涯。
嫦娥七号将首次携带飞跃器登月据我国的探月工程师唐玉华和吴伟仁介绍，嫦娥六号预计将于2024年发射，去月球背面，嫦娥七号预计于2026年发射，去月球的南极。
吴伟仁还说，这次嫦娥七号的主要任务，是在月球表面进行飞跃探测，希望能找到月球上的水资源。
而嫦娥七号发射时会带上“四器一星”，星是指用于数据传输的中继卫星，四器则是指：着陆器、轨道器、巡视器和飞跃器。
嫦娥7号携带的“四器一星”
其中最令人瞩目的便是月球飞跃器，这是一款相当厉害的载荷，目前我国正在加紧研究中，吴伟仁提到的飞跃探测，就要靠它。
事实上，当新闻宣布嫦娥七号将携带它登月时，许多人都惊讶地感叹中国简直是艺高人胆大。要知道，美国研究了多年都没有成功，现在，中国却要率先向世界展示这款探月神器了。
嫦娥七号任务基本流程示意图
月球飞跃器的诞生思路在登月航天器设备中，我们常听说的是另外三种，飞跃器似乎很陌生，那它的作用是什么，又究竟有多牛呢？
按照功能分配，着陆器把巡视器送到月球表面后就算完成了任务，但它体积大又笨重，仅完成这么一个任务，就占了运载火箭大量的空间，大大降低了火箭的利用率。
可如果只搭载巡视器，它又会受到移动的限制，因此科学家们便考虑将这两者合二为一。于是，月球飞跃器的思路就诞生了。
着陆器和巡视器的组合思路延申出了月球飞跃器概念
2009年6月，美国NASA发射了一个月球勘测轨道飞行器，这是一个无人宇宙飞船，可以绕着月球飞行，给月球地表绘制一幅三维地图。但这个飞行器和飞跃器还是差了十万八千里，它不能着陆，无法对月球进行实地勘察。
于是，在谷歌公司月球X大奖赛的绝奖金激励下，麻省理工学院开始挽起袖子拼命干，誓要研发一款月球飞跃器，以跳跃前进的方式在月球上行走，勘察各种复杂的地形。
美国NASA的月球勘测轨道飞行器
可惜直到今天，麻省理工学院也没公布什么成果，反倒是我国取得了突破性的进展。
我国的探月计划嫦娥四号探测器总设计师孙泽洲在接受新华社采访时，曾自信地表示：我国的探月工程未来可期。
孙泽洲说，我国的探月四期工程包括了此前提到的嫦娥六号、七号，和八号的任务。其中嫦娥七号有一个艰巨的任务，非常难，但也是它任务中绝对的亮点。嫦娥七号搭载的飞跃器将进入月球的永久阴影区，在那里探测月球南极的水冰。
这么做的原因，首先是因为月球的永久阴影区曾遭受过宇宙天体的撞击，坑内很可能存在着水冰；
月球阴影区可能遭受过天体撞击，里面或存在水冰
其次是因为，我们一直认为水是生命诞生的基础，如果这些水可以饮用，将对人类建立月球基地提供很大的帮助。
没错，嫦娥七号和八号的任务就跟中国建立南极科研站的计划有关，我国的目标是，2028年让这个科研站基本建成型，之后再慢慢扩建，向国际月球科研站的规模发展。
中国计划要建立南极科研站
理想很丰满，但是现实的问题必须提前解决，月球飞跃器的实现面临最大的问题就是：月球上没有空气，飞跃器该怎么飞呢？
“艺高人胆大”的中国航天技术拿我们常见的飞机、热气球来说，它们能上天是因为地球大气层的浮力，可是月球没有大气层。月球质量小，只有地球的1/81，质量不足导致引力也不足，因此月球无法吸附宇宙中的气体分子。
月球质量是地球质量的1/81
不过，没有大气层不代表月球上没有气体，其地壳组成物质中的氦气和氢气都能通过衰变释放出气体，这是月球表面气体的一个来源。
另一个来源便是各种天体对月球的撞击产生的溅射，但溅射释放的气体也无法漂浮在月球表面，而是被月球仅有的引力吸回了风化层中，或者又被掠过的太阳风吹回了宇宙。
月球地壳释放出的那点气体少到可以忽略不计，所以我们通常认为，月球没有大气层。也正是由于没有大气层阻力的保护，月球才经常遭受各种天体的袭击，撞的坑坑洼洼。
与地球相比，月球上的撞击坑有很多，且都很大
不能利用空气浮力，那在飞跃器上装燃料可行吗？
可行，只是燃料有限，加上飞跃器的“飞跃”行动耗能严重，可能没蹦跶几下就会能量耗尽而瘫痪。
那么中国要怎么解决这个问题呢？
关于这个问题，最可行的办法就是：不用燃料，用机械。
2020年8月，在深圳举办的全球人工智能和机器人峰会上，上海交大的高峰教授做了“探月足式飞跃机器人设计与控制”的演讲，介绍了他的团队在月球空间站智能机器人研究上的进展。
“探月足式飞跃机器人设计与控制”的相关演讲
高峰教授是我国973计划的首席科学家，他认为，六足腿式机器人在月球实地探测上是非常好的运用。
这种机器人具有视觉和力觉，能自己控制位置和速度，比传统的轮式星球巡视器好用。因为外星上没有平整的道路，轮式巡视器非常受限。
六足腿式机器人可以在复杂的地形上多次缓冲着陆，就像昆虫那样能自如地收腿放腿，还能灵活调整着陆姿势，保护探测器不受反作用力的伤害。
这种机器人的腿就像蜘蛛一样，有关节，相当的仿真。不需要行动的时候，这些腿就是支撑架子，需要前进的时候，腿就做收缩伸直的机械运动，用弹跳的方式给飞跃器推动力。
为了使六足腿式机器人能掌握好起跳与落地，力矩传感器是非常关键的部件，传感器中会装陀螺加速器，能够清楚地辨识惯力和重力。另外，传感器还采用了特殊的并联结构，能拥有更好的解耦性。
机器人的腿一般设计三个关节，里面放入三个电机控制。而驱动布局则放在主体身躯内，这样既能防护宇宙中的环境威胁，又能减轻腿的惯量。
探月足式飞跃机器人的复合驱动单元
科学家会用动力学建立模型，计算出机器人腿部的各项参数，然后得出最优的尺寸、硬度及惯量。为了腿能实现更好的缓冲，他们还会在腿上加装弹簧。因为月球虽然引力很小，只有地球的1/6，但探测器下落时的冲击力也相当大。
这时候机器人的外部传感器就派上了用场。它会根据落地环境的不同，在合适的距离关掉发动机，做自由落体，保证自己的安全。
据悉，高峰教授的团队设计了两款探月足式机器人，一款有四条腿，一款则是六条腿。他们实验后发现，六条腿的容错性高，即使坏了几条腿，也不至于完全瘫痪。将来，他们还会不断模拟月球环境，调整机器人的配置。
四条腿的探月足机器人和六条腿的探月足机器人
有了这样的进展，相信2026年，嫦娥七号能成功地带着这款牛气哄哄的飞跃器登陆月球。你们期待那一天的到来吗？
