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        月亮上的7輛車

        文章作者:管理一號 | 2019-01-08
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        先說要點:2019年1月3日,我國“嫦娥四號”探測器成功完成人類初次月球反面軟著陸并開釋月球車“玉兔二號”。這是月亮上的第7輛車。

        左圖:2019年1月3日,“玉兔二號”駛上月面的相片;右圖:2013年12月15日,“玉兔號”駛上月面的相片;這是我國的兩輛月球車

        本年這頭開的熱烈!

        北京時間1月1日13:33,美國“新視野號”勘探器成功進行了迄今人類勘探器最悠遠的一次飛掠勘探舉動,對一顆名為“天南地北”(Ultima Thule)的柯伊伯帶小天體進行了近距離觀測,今日現已能夠看到適當明晰的相片,令人震懾!

        而只是兩天之后,北京時間1月3日10:26,我國第二顆月球著陸器“嫦娥四號”成功完成人類初次月球反面下降,并在11:40經過中繼衛星回傳人類前史上第一幅月球反面的地表圖畫,引發朋友圈刷屏狂潮。

        兩天,兩次將被載入史冊的巨大豪舉,這樣的狀況不多的。

        美國宇航局局長吉姆·布里登斯坦(Jim Bridenstine)昨日剛剛給自己國家的”新視野號“勘探器團隊表達恭喜,今日,他又忙著給我國”嫦娥四號“團隊發來賀信,恭喜他們達到人類初次著陸月球反面的豪舉

        到了3號晚間,22:22分,音訊傳來,兩器別離成功!“玉兔二號”月球車現已慢慢駛下滑道,初次將月球車的車轱轆印壓在了月球反面的廣袤土地上。

        從著陸到開釋周游車,這一次“嫦娥四號”用了差不多12個小時,而相比之下,2013年登陸月球的“嫦娥三號”從著陸到開釋“玉兔號”(現在應該叫“玉兔一號”),中心距離僅有7小時24分鐘。可見此次施行人類初次月球反面著陸勘探的難度有多大,地上操控人員有必要慎之又慎。

        接下來一兩天里,咱們應該等待的是傳統大戲:兩器互拍,很快咱們將可以透過小“玉兔”的眼睛,親眼看到“嫦娥四號”著陸在月球反面的實在容貌了!

        月亮上的車子

        2019年1月3日10:26,嫦娥四號成功著陸月球背面;11:40,人類歷史上第一張月球背面地表實拍圖像成功回傳地球,注意細膩的月面土壤

        尚未離開”嫦娥四號”平臺的“玉兔二號”漫游車,這是監視相機拍攝的車輪子

        此時此刻,很多讀者會想一個問題:除了我們國家的兩輛“玉兔號”月球車,還有其他國家把月球車送上過月球嗎?

        答案是肯定的。加上“玉兔2號”,此時此刻,月球上共有7輛車,“玉兔二號”是世界上第7輛月球車。在這7輛車當中,3輛屬于美國,2輛屬于蘇聯,2輛屬于我們中國,如果不出意外的話,今年上半年還會有另外一輛小車子被送上月球,它來自印度,如果成功,那它就是第8輛月球車。

        在已經抵達月球的7輛車里,可以分為兩大類:由地面控制中心遙控指揮的無人漫游車,以及由宇航員駕駛的載人漫游車。中國和蘇聯的月球車都屬于前者;而作為唯一實現載人登月的超級大國,美國的月球車實際上就是宇航員在月球上的“代步車”——美國人“輪子上的國家”的傳統在月球上表現的真是淋漓盡致。

        今日,老嚴就跟我們專門談一談:月球上的那些車。

        美國LRV周游車

        阿波羅15號期間,駕馭LRV周游車在月面行進的宇航員

        LRV漫游車3D 模型LRV周游車3D 模型

        LRV周游車基本信息表

        想象一下,你取得一次免費去一個你一向很想去的當地游覽的時機,可是規則你只能夠在下車的當地靠步行走幾圈,不許走遠,你會不會感到十分不爽?

        你大約會說:是的,十分不爽。

        那么,如果說現在能夠給你供給一輛免費的越野車開開,你能夠開出去幾公里,處處兜兜轉轉,你高不快樂?

        當然快樂。而關于在地球上開慣了車的美國人來說,特別快樂。

        好,現在如果我們把目的地改成月球,從一開始只能在著陸器旁邊靠步行考察的宇航員們,現在突然知道可以帶著車上月球,想象一下他們的興奮之情吧。

        對了,這就是當年美國宇航局的想法,也是“月球考察漫游車”(LRV)誕生的由來。

        美國宇航員們帶去月球的三輛LRV,也是人類歷史上唯一在其他星球上有人駕駛的車。

        上世紀60年代,時任美國宇航局馬歇爾中心主任的前納粹德國火箭專家馮·布勞恩試駕前期規劃的大型月球車

        LRV原型車研制期間,承包商邀請宇航員參與實際體驗和改進設計

        LRV原型車研制期間,承包商邀請宇航員參與實際體驗和改進設計

        從1969年到1972年間,人類一共成功進行了6次載人登月,共有12名宇航員踏足月球。在這全部的6次登月行動中,前三次(阿波羅11,12,14號)是沒有攜帶月球車的,而后三次(阿波羅15,16,17號)則攜帶了月球車,也正因如此,后三次阿波羅計劃期間宇航員的活動范圍得到極大擴展。

        1969年是一個載入史冊的年份,這一年,美國研制的“土星5號”超級火箭將第一個地球人送上了月球表面。但很多人不知道的是,就在這同一年,美國宇航局還啟動了另外一個項目:為登月宇航員們研制在月球上使用的漫游車,這就是我們上文中提到的“月球考察漫游車”。

        LRV漫游車是怎么研制出來的?

        波音公司研制過程中的LRV漫游車原型車波音公司研發過程中的LRV周游車原型車

        60年代前期另一家工業巨子格魯門公司正在測驗的月球車計劃

        “月球調查周游車”(LRV)有時候會被戲稱為“月球沙灘車”或許“月球小蟲子”,這是一種能夠搭載兩名宇航員的電動四輪驅動車,整車長度大約3米,寬2.3米,高大約1.1米,盡管相比起土星5號這個龐然巨物,LRV幾乎何足掛齒,但作為宇航員們在月球上的座駕,它麻雀雖小五臟俱全:配備了專門的彈性輪胎,專門的通訊和導航設備,工具箱和相機等等。

        能夠幻想,即便是在今日,要規劃一種能夠在月球上搭載宇航員正常行進的車輛也絕非易事,更何況是在半個世紀之前。月球外表環境與地球截然不同:沒有大氣,激烈輻射,溫度改變起伏到達400度以上,重力僅相當于地球1/6,還有凹凸不平,被厚厚月壤掩蓋的地表。與其說LRV是一種車,更精確的說法恐怕是:這是一種裝了輪子的航天器——不但要具有車子的功用,它首先得具有航天器的功用——在地球之外的極點環境下正常作業!

        LRV周游車輪胎規劃特寫相片,留意亮堂的鈦合金金屬鑲片

        月球上飆車的高手,阿波羅17號指令長尤金·塞爾南

        這還沒完,NASA給出的制作LRV的研發時刻極為急迫:只要17個月。從1969年末給訂單,到1971年4月初,完結悉數研發、測驗流程,完全符合技能要求的LRV車有必要交給肯尼迪航天中心塞進登月艙預備發射,以趕上“阿波羅15號”工程的全體進展。面臨這樣的要求,作為首要承包商,波音公司和通用汽車公司做到了。事實上他們在1971年3月10日就完成了交給,比NASA的要求還早了半個月!

        為了應對月球上多石塊,凹凸不平的特色,LRV的四個輪子悉數選用獨立懸掛體系,各自具有自己的獨立電機,獨立工作,能夠輕松跳過30厘米高度的碎石妨礙,或穿越70厘米寬度的凹坑;

        為了應對月面上極點的溫度條件,還對各種設備采取了專門的隔熱/散熱辦法;并針對穿戴粗笨宇航服的宇航員的操作便利性,對儀表盤和操作體系做了很多人性化規劃;

        (點擊可擴大)LRV周游車設備簡圖

         

        LRV周游車3D 模型,左邊是車頭方向,右側是車尾方向

        其時的美國宇航局局長詹姆斯·韋伯——對,就是用他的命名命名史上最先進空間望遠鏡的那個韋伯——拿到了世界上第一張001號月球駕照——美國人的幽默感很不錯!

        但最大的憂慮仍是月球外表厚厚的塵土環境。輪子會不會陷進去?輪胎抓地會不會不行?開車會不會太波動?行進時塵土會不會很多飛濺導致宇航員們“改頭換面”?

        終究,波音和通用汽車的工程師們找到了適宜的解決方案:選用鋁合金輪轂,外側包裹0.84mm直徑鍍鋅鋼絲織造的“彈性外層”,并貼上鈦合金原料鑲片以增加在低重力環境下的抓地才能,而在一些月球塵土較厚的區域,這些鑲片的選用也能夠透過增大觸摸面的方式避免輪胎墮入月面松軟的塵土傍邊。別的,為了避免塵土飛濺,每個輪子都安裝了擋塵板,運用作用還不錯!

        另外在荒蕪無垠的月面上,登月艙關于宇航員的心理作用不行小覷,他們最怕就是走遠了忘掉回“家”的路。因而LRV周游車還裝置有專門的導航系統,能夠適當準確的引導宇航員們尋覓方針,并在完畢后回來基地。實際使用證明了這些規劃的有效性,宇航員們對這種小車仍是十分滿足的。

        究竟是怎樣把這么大的車子帶去月球的?

        對啊,那么大一個車子是怎樣帶去月球上的呢?

        這個問題我想一定是許多讀者朋友們所關懷的。答案是:它是被放在宇航員們登陸月球時乘坐的登月艙里,一起降落到月球上的。不過,很簡略幻想,登月艙內部空間狹小,要塞進去一輛車談何簡略?別的,放進去了,到了月球上宇航員們又該怎樣拿下來運用呢?

        確實,航天使命關于搭載物品的質量和體積一貫十分嚴苛,要說原因其實十分簡略:越重,發射起來越貴。因為登月艙的余量很有限,月球車被規劃成可折疊型,塞在登月艙下降段后部的一個儲物空間里;

        當登月艙安全降落月面之后,工程師們也早已規劃好了讓宇航員們能夠很輕松將車子取出并打開運用的辦法和流程,即便是在第一次運用月球車的阿波羅15號期間期間,兩位宇航員完結整個車輛卸載和打開作業也只花了26分鐘!

        既然如此,那么宇航員們在月球上實際運用LRV的狀況又怎么呢?

        1971年7月底,阿波羅15號的宇航員們在月面逗留的67個小時內,宇航員大衛·斯科特(Dave Scott) 和 吉姆·埃爾文(Jim Irwin)駕馭第一輛LRV進行了三次遠征,探究了哈德利月溪(Hadley Rille)和亞平寧山脈(Apennine Mountains)的廣闊區域,三次總行程27公里,均勻車速達到了每小時9公里,遠遠超越預期,車子的耗電量也遠低于預期。

        事實上,當宇航員們終究完成使命時,這輛LRV的電池還能夠行使80公里以上!惋惜了!當宇航員們乘坐登月艙上升段從月球外表發射時,安裝在LRV月球車上的遙控電視攝像機拍照下他們升空的畫面。

        而到了1972年4月份阿波羅16號期間,兩位宇航員駕車行進的總路程也超越了26公里,在駛下一座山坡時,乃至記載到了每小時17公里的“速度記載”;當然,這個記載在阿波羅17號期間被打破,阿波羅17號的使命指令長尤金·塞爾南(Eugene Cernan)往往被后人記住是最終一個脫離月球的人類,但實際上他還有一個頭銜就是“月球飆車第一人”,他在月球上開出了每小時18公里的“無敵高速”。

        折疊狀況的LRV周游車

        阿波羅15號使命期間運用的第一輛LRV周游車

        比較美國的高調,蘇聯就要低沉的多。在宣揚和媒體運作方面,美國航天部分肯定值得全世界各國學習。宣揚就是話語權,就是感召力,它不光啟示年輕人,孕育下一代的科學家和工程師,一起也是一個國家軟實力的表現。

        作為從前簡直與美國齊頭并進的航天超級大國,人們對蘇聯航天的知曉率遠遠低于美國,直接導致蘇聯在這方面的吸引力和影響力與本身的實力不相匹配。這一點,值得今日的我國相關部分沉思。

        言歸正傳,很簡單看出,比較美國巨大上的載人LRV,蘇聯的無人月球車與咱們的“玉兔”月球車更為類似,也因而愈加具有可比性。

        蘇聯的“月面步行者”

        蘇聯拉沃什金聯合體博物館內陳設的“月面步行者”月球車模型

        能夠十分清楚的看到天線,輪子數量,以及翻開的內側蓋板上貼敷的太陽能電池片

        “月面步行者”周游車基本信息表

        蘇聯的月球車項目稱作“月面步行者”(Луноход,“Lunokhod”),這是蘇聯在1969年~1977年間開展的一種遙控無人月球周游車系列,跟從蘇聯勘探月球的“月球”(Luna)方案搭載施行。最早在1969年2月19日初次測驗發射,因為火箭毛病發射失利;直到1970年,蘇聯“月球-17號”成功著陸月面,其帶著有一輛周游車,即“月面步行者-1號”(Lunokhod-1),這是國際第一輛月球車。

        之后,在1973年1月,“月球21號”著陸器又帶著“月面步行者-2號”(Lunokhod-2)成功完成月面下降。原方案在1977年發射的3號使命被撤銷,沒有發射。

        蘇聯當年展開自己的月球車方案最開端其實是為了方案中的載人登月項目做襯托的。在輸掉和美國人的登月競賽后,蘇聯的載人登月方案被撤銷,所以“月面步行者”方案轉而被作為一項展開月面遙控無人周游車巡視勘探的科學使命來執行了。

         

        “月面步行者”周游車從斜道上駛下月面示意圖

        “月面步行者1號”在月面上的行駛路線疊加

        1970年11月17日國際標準時間03:47,北京時間11:47,蘇聯“月球17號”在月球雨海成功實現軟著陸,當日國際標準時間06:28(北京時間14:28),世界上第一輛月球車“月面步行者-1號”從雙舷梯滑道駛下,開上了月球表面。

        “月面步行者”漫游車使用太陽能為自己的內置電池充電,在月球上的白天工作,夜晚則進入休眠狀態,使用內置的同位素衰變產熱裝置提供熱量,保護內部設備。這種設計思路與我們的“玉兔號”幾乎如出一轍——當然,不得不說,相比笨重的俄國造,中國設計的小“玉兔”可要輕巧靈敏多了。作為無人漫游車,蘇聯的月球車質量超過840公斤,甚至比美國載人的LRV(210公斤)重了整整4倍!而根據公開資料,中國的兩輛“玉兔號”小車,重量都在140公斤左右,絕對當之無愧的身材最佳!

        2013年,身段細巧,在月面上行進的“玉兔號”月球車,其質量僅有大約140公斤

        惋惜的是,2014年1月25日,第2次月夜休眠之前,受雜亂月面環境的影響,月球車的組織操控出現異常,玉兔號再也不能動彈,但它一向堅強存活了972天,遠遠超出預訂規劃的3個月

        “月面步行者1號”在月面作業了322天,行進10.5公里,傳回逾越2萬張電視圖畫和206張高清全景相片。一起還進行了25次土壤剖析和其他很多剖析作業;

        “月面步行者2號”作業了大約4個月,行進逾越42公里,穿越一些斜坡和峽谷。事實上,一向到2014年被美國的火星車逾越之前,它都保持著地球之外行進間隔最遠的車輛的世界紀錄。

        “月面步行者3號”現已制作完結,本來方案由1977年發射的“月球25號”帶著飛向月球。但是因為資金匱乏和其他方面的改變,使命被撤銷,至今,3號依然靜靜的停放在研發方拉沃什金聯合體的博物館內,緘默沉靜不言。

        1973年之后,整整40年,再無月球車踏足月面,直到2013年,我國“嫦娥三號”著陸器搭載的“玉兔號”月球車才終究打破月面這持久的沉寂。而跟著“嫦娥四號”和“玉兔2號”的成功抵達,月球車的傳奇故事,還在持續…

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