可惜飞不上月球,月球车( 二 )


我们的第一辆月球车“玉兔号”上搭载了共4台全景相机和导航相机,它可以自主判断障碍并避开障碍,还可以自主规划行进路线 。它还搭载了红外成像光谱仪、激光点阵仪、粒子激发X射线谱仪、测月雷达等十多台不同功能的科学设备 。月球车不仅可以通过测月雷达对下方100米厚度的月球土壤结构进行探测,还可以通过机械臂对月球土壤进行毫米级的取样、粉碎并现场分析其化学性质 。
(“玉兔二号”月球车)月球车“玉兔二号”尽管身材大小跟“玉兔号”一样,爬坡过坎的能力也并不突出,但它可以借助搭载的测月雷达、红外成像光谱仪、中性原子探测仪、低频射电天文观测设备等许多科学仪器设备对月球环境、地质和空间数据进行科学分析 。所以咱们的“玉兔”月球车与其说是一辆车,倒不如说它是一位多面手的宇航员和科学家,在环境险恶、寂静荒凉的月球上一边走一边搞科学研究,同时把研究成果分享给地球上更多的科学家团队 。
说月球车,就不得不提大名鼎鼎的美国“漫游者”月球车 。我们都知道上世纪70年代初美国阿波罗计划中“阿波罗15号”、“阿波罗16号”和“阿波罗17号”分别携带了三辆月球车上月球,它们都叫“漫游者”月球车 。(“漫游者”月球车)与肩负科学探测任务的“玉兔”月球车不同,“漫游者”号实际就像是一台电瓶车,它的作用就是作为宇航员在月球上的交通和通信工具,同时用来运送一些设备、月壤和矿石 。
所以“漫游者”更大更快、功能单一、结构简单、操作方便 。(月球车手册之功能分解)“漫游者”号,展开后长3米、宽2米、高1.14米;它是可折叠的,折叠后的尺寸大约是1.5X1.5X1.1米 。阿波罗工程的技术人员会在地面将月球车折叠起来,垂直固定在“阿波罗”飞船登月舱下降段的侧面,等到飞船降落月球,宇航员出舱后再把它放下来展开并安装好 。
这是一个比较复杂的过程,需要两名宇航员密切配合 。(地面工作人员正在往阿波罗飞船侧面安装折叠后的月球车)(月球车部署示意图:宇航员先要解除固定装置)(两名宇航员合力拉开月球车固定装置,放下月球车)(下降的同时展开月球车)(打开座椅,安装必要的设备,在经过一系列调试过程后,就可以启动月球车了)“漫游者”月球车是由电池驱动的纯电动车,与之前苏联发射使用太阳能帆板的“月球车一号”不同,美国“漫游者”月球车携带了两块合计242安时电量的氢氧燃料电池,这种电池是将氢气、氧气和电解质的化学能直接转换成电能和水的发电装置,它的能效转换比高达80%,是一种非常高效的发电装置 。
原则上它的电能受限于携带的氢氧气体多少 。(氢氧燃料电池产生电能原理)鉴于氢氧燃料电池拥有如此高的电能转换效率,所以包括阿波罗飞船、月球车,甚至其后的美国航天飞机都采用它提供电能 。但由于它造价高昂,相当长一段时间里都没有走入民用 。(宇航员正在用吸尘刷扫除电池上方的月尘)由于月球车燃料电池的工作温度在摄氏0~50度左右,所以它们被装在车前方一个有热交换装置的防尘盒子里,盒子表面带有小方格子的镜面不是太阳能板,而是反射阳光的散热器,平时这个散热器上面还有个盖子(就是画面中立起来的金色盖板),它主要起到防尘的效果,很显然阿波罗15号的月球车并不能做到完全防尘,需要宇航员时常拿刷子进行清扫以防电池过热 。
(月球车手册之电池模块)“漫游者”月球车有四个车轮,每个车轮上都装有一个独立的马达,前后轮都可以转向,它是一台不折不扣的四驱车 。其实它的速度并不快,设计最高速度20公里/小时,它的电池可以驱动月球车跑50公里左右 。实际上因为月球表面崎岖不平又有很多石头,所以开的并不快 。阿波罗计划的三次月球车任务中,阿波罗15号月球车跑了27.9公里、16号车跑了27公里、17号车跑了35公里 。

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