《航天进展》新研究：未来月球车轮上可能堆积电荷，科学家提出实际对策，助力月球探测安全
太阳风“阴影”出现在月球陨石坑中。图片来源：NASA
一、月球车在阴影区行驶时“自生电荷”——潜在安全隐患随着全球对月球探索热潮的重新点燃，众多航天机构正研讨利用履带式或轮式月球车（Lunar Rover）以“无与伦比”的细节解读月球表面。新一项发表于《Advances in Space Research》期刊的研究指出，月球车在行驶时轮子与月球表层“砾石层”（regolith）之间会产生摩擦电荷（triboelectric charge），一旦积累过多，可能随时爆发放电，威胁车载敏感电子与仪器的安全。
“如果这种电荷不及时消散，短路或损坏仪器的可能性就会大幅提高。”——科罗拉多州空间科学研究所（Space Science Institute）研究员 Bill Farrell
二、为何月球车面临充电危机？月球表面：由干燥、颗粒状且绝缘性能极佳的“月尘层”（regolith）覆盖。
摩擦电荷产生：车轮在此层上滑行时，因摩擦产生的电荷会逐步累积。
天然泄压：在大多数情况下，太阳风（solar wind）——一股持续的带电粒子流——能为多余电荷提供导电通道，使其迅速散失。
但并非万无一失：当月球处于“等离子体稀缺”地区时（如夜间侧的等离子体“尾流 wake”或永远阴影的极地区坑），等离子体密度急剧下降，导致电荷耗散速度显著变慢。
“等离子体流量降低会减慢电荷耗散，”Farrell 解释道，“这意味着在等离子体不足的区域，清除电荷堆积的难度会随时间逐渐增加。”
三、模拟研究揭示的设计要点Bill Farrell 与约翰·霍普金斯大学 Mike Zimmerman 通过高精度模拟，研究了 摩擦电荷 与 等离子体耗散 在实际月球环境中的平衡关系，并提出了一系列工程建议，帮助设计者从一开始就规避风险。
关键对策
说明
速度控制
维持月球车极低速度（≤0.2 cm/s）可防止电荷堆积。若速度超过该阈值，轮胎摩擦电流会大于等离子体耗散电流，导致电荷快速累积。
进入坑道的路线
侧风面（downwind）进入坑道，可保持在较高密度等离子体流中；而逆风面（leeward）进入，则会先进入局部小尾流，电荷堆积风险上升。
轮子电连接
与车体绝缘虽然可“防护”电子，但实际上会抑制电荷散失，问题更严重。建议轮子与车体保持电连通，形成完整导电通道，以便车体进一步收集等离子体电流，加速电荷耗散。
“我们建议轮子应与更大的月球车结构保持电连通，确保有导电路径；车体随后可用于提高等离子体电流收集速度，快速耗散轮子产生的摩擦电荷。”——Farrell
四、实际意义与未来展望极端科学区的安全探测：永远阴影的极地坑道是水冰与二氧化碳的潜在存储库，也是未来探测任务的首选目标。
从设计早期入手：将上述对策融入月球车的设计流程，可显著降低阴影区行驶中的电荷堆积风险。
推动月球探测：研究为即将到来的月球极地区任务提供了“实战”技术规范，确保仪器与电路不受不明电荷放电威胁。
“通过充分考虑月球上的空间天气效应，并在设计之初就加以对策，我们希望能为更安全、更加深入的月球探测奠定基础。”——Farrell
勇编撰自论文"Rover wheel tribocharging in lunar shadowed regions: deriving a speed limit for charge accumulation".Advances in Space Research.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。