在月球和火星上驾驶车辆，能源大多依赖太阳能发电，然而常规储电池在低温环境下性能会大幅降低，这一问题让科学家们面临巨大挑战。他们会如何解决呢？且月球与火星上并无现成道路，地面要么崎岖不平，要么土壤松软，科学家又将设计出怎样的月球车和火星车，使其能像在地球上行驶的车辆那般顺畅运行呢？

在众多科幻电影中，我们常常看到宇航员或航天员驾驶车辆在其他星球上风驰电掣。而在现实里，像玉兔号、祝融号这样的月球车和火星车也已经在月球和火星表面执行任务了。那么未来的月球车和火星车会发展成什么样呢？在其他星球行驶的车辆又会有怎样的变化呢？

谈到车辆，关键的要素有两个：一是能源动力，二是结构组成。

我们先来看看能源和动力方面。虽然月球重力仅为地球的六分之一，火星重力大于地球的三分之一，在这样的重力环境下，车辆自重相对减轻了，但它们的动力也相对较弱。因为无论是月球车还是火星车，其主要能量来源都是自身搭载的太阳能帆板。虽说月球没有大气影响，能更充分地利用太阳照到地球轨道附近的辐照强度，但对于重达几十公斤甚至上百公斤的车辆而言，这仍是比较有限的动力。况且这些车辆并非在铺装路面行驶，而是要在崎岖起伏、复杂多变的外星地表运行。

或许有朋友会想，太阳能电池功率不足，那加个电池不就行了？这样可以在日照时长时间储能，短时间使用时峰值功率就能增大。这个想法本身没错，但实际情况是，月球和火星的环境极为恶劣。火星相对好一些，一方面它离太阳较远，另一方面有大气层保护，昼夜温差相对较小，但其平均温度仍在零下十几到三十几摄氏度，最低温度可达零下 80 到 100 摄氏度。对于地球上常用的传统铅蓄电池和锂电池来说，这都是极其严苛的条件，电池性能会严重下降。月球上昼夜温差极大，目前大多数电池在月球上都无法正常使用。

有一种氢燃料电池可以弥补其他电池的不足，它通过氢和氧的反应来获取电能。但在没有大气层的月球上，如何获得持续不断的氢气和氧气呢？实际上，月球的情况更为严峻，其低纬度地区昼夜温差接近300摄氏度，白天零上一百多度，夜晚零下一百多度，这使得大多数地面常用电池都无法正常工作。

对此有科学家提出了一个方案。在地球上，除了常见的新能源电动汽车外，还有氢燃料电池汽车。这种汽车以氢气为能量载体，让氢气和空气中的氧气通过氢燃料电池的电化学反应产生电能，为电动车的电动机供电。

我这里有一个氢燃料电池小模组，其关键结构是中间的质子交换膜。模组一侧蓝色管子用于输入氢气，另一侧开放窗口利用空气中的氧气，氢和氧通过质子交换膜进行质子交换并发生电化学反应生成水。生成的水可以收集起来重新利用，产生的电则可对外提供能源。在月球的真空环境中没有空气中的氧，但可以通过月球上规模较大的电站对水进行电解，得到氢和氧，将它们分别装入容器（如瓶子）后携带在车辆上。然后把氢气和氧气分别通入氢燃料电池的两侧，通过质子交换膜的电化学反应对外输出电能，而生成的水又可重新收集起来，用于下一次电解制氢，如此形成一个封闭系统。在这个系统中，物质循环利用，水被分解成氢和氧，经过燃料电池又变回水，完整地实现了从太阳能到车辆动力来源的转换。

再看月球与火星的地面状况，它们崎岖不平，部分地区土壤松软，车轮很容易陷入其中。那么月球车和火星车要如何克服这一问题呢？我们可以发现，月球车和火星车大多采用六个轮子的设计，这种六轮设计有何奇妙之处呢？

除了动力，外星车的结构也是重要部分。无论是月球车还是火星车，都采用了六轮结构，且这六个轮子各自独立，能够分别转向和升降。为何要这样设计呢？主要是为了应对外星崎岖的地形。六轮是一种冗余设计，在地球上，我们有时会遇到车辆在沙滩上一个车轮陷入困境的情况，如果不是四驱车，就很难摆脱，需要救援。而发射到月球或火星上的车辆，一旦被石头卡住或陷入松软的土壤、沙地中，是没有外界救援的。有了六轮设计，当某个轮子被卡住时，其余四个轮子可以将车体抬起，实现脱困。此外在爬坡时，由于火星和月球有些地方地质松软，容易打滑，车辆可以采用侧向上坡的方式，让六个轮子留下不同的轨迹，从而大幅增强爬坡能力。这就是目前玉兔号、祝融号等车辆所采用的结构。

那么未来的月球车和火星车还有其他可能的设计吗？最近我看到了一项非常有趣的研究成果，他们采用集群机器人的方式，以蜗牛机器人组群来解决在崎岖环境中翻越障碍和完成探测任务的问题。从相关资料中可以看到，每个小蜗牛都是一个小型避障机器人，它们之间相互协同。这就如同小小的蚂蚁组成蚁群一样，当单个车辆遇到障碍物时，避障或脱困会比较困难，但多个蜗牛机器人相互配合，整个系统在避障、翻越障碍以及执行复杂任务时就有了更多的可能性。

朋友们，你们不妨也思考一下，有没有什么好主意，能让我们在未来的外星科考中走得更远、研究得更深入呢？