月球训练：走进 DLR/ESA 的 LUNA 训练设施
如何模拟月球环 境？
1972 年，人类最后一次踏上月球。很快，这一历史时刻将再次重现。为确保宇航员及月球机器人能为此做好充分准备，德国航空航天中心与欧洲空间局携手共建了 LUNA 研究设施。它是一处“高度逼真”的训练场地，某种意义上就像一个迷你月球。
这个位于科隆的标杆项目，其核心是一片 700 平方米的模拟月球表面，这样的设施甚至连美国国家航空航天局 (NASA) 都尚未拥有。沙土、岩石均严格参照月球地质特征还原，光线模拟器精准复现了距地球约 40 万千米之遥的这颗卫星所承受的日照环境。因此，在训练单元中，太阳高度角与光照条件的变化极小——这是因为月球上的一天大约持续（按地球日来算的）四周。缺乏大气层的环境特征也被纳入考量：由于阳光未经散射且以极小倾角照射至此地球伴侣，因而投下极长的阴影——这些阴影区域异常黑暗。若有宇航员在此不慎遗落工具，几乎无法再次寻回。因此，必须针对性地练习在此类环境下的作业与行动流程。
未来的月球探险家们将身着宇航服踏上这片莱茵兰的“月球表面”。这些宇航服还可通过一套精巧的悬吊系统固定在天花板上，旨在真实模拟月球上仅相当于地球六分之一的微弱重力环境。不过，目前的悬吊装置仍属原型系统，其系列化版本计划于 2026 年投入使用。然而，对月球访客而言，最严峻的挑战或许来自月表的沙尘：它们极其细小，质感类似面粉般带有粘性，同时具有强磨损性乃至破坏力。这些沙尘能侵入几乎任何缝隙，对精密仪器造成损害。
莱茵兰的月球表面：从欧洲航天局办公室的咖啡机旁直接“登上”月球——在 LUNA 训练设施中，宇航员们模拟着月球上的生活。
为了尽可能精确地模拟月球的特性，开发人员已经从世界各地搜集了用于该训练设施的沙土与岩石：模拟明亮月表区域的沙子来自挪威与格陵兰；深色火山沙来自一个火山活跃地区；火山岩则来自西西里岛的埃特纳火山。而用于模拟撞击坑的岩石，其“旅程”最短：它们源自诺德林根里斯——那片位于施瓦本山与弗兰克山之间的阶地地貌。约 1460 万年前，一颗陨石曾撞击于此。
对于月球车（即可移动机器人）而言，LUNA 同样是理想的测试场。在模拟的月球景观中，原型车能够学习如何依据摄像头图像，自主决定行进路线与移动策略，同时必须尽可能避开那些漆黑的（阴影）窟窿。
为让宇航员尽可能真实地为即将到来的登月任务做好准备，还可将一个研究模块接入训练设施。借此，可连续模拟长达数周的月球任务周期，让未来的月球探索者在执行任务期间完全“不见”科隆的蓝天白日。
信息
本文首次发表于《保时捷工程杂志》2025年第1期。
文字： Ralf Bielefeldt
插图：Julien Pacaud
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