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太空中的那些“车”究竟有多大?
2019-1-9 1:35:00           作者: ramp驾道
太空中的那些“车”究竟有多大?

最近月球上发生了一件特别酷的事情:探月工程嫦娥四号任务着陆器和巡视器(月球车“玉兔二号”)于1月3日10时26分成功着陆月球背面。为什么酷?因为这是国际上第一次实现月球背面软着陆和巡视探测。

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作为一个对轮式交通工具有着浓厚兴趣的人,我不禁开始好奇这次执行月球背面探测任务的“玉兔二号”到底有多大?性能如何?与那些已经存在于月球上甚至火星上的探测器比起来又如何呢?

是时候进行一番科学上网了。

月球上最知名的车辆应该是NASA(美国国家航空航天局)于上世纪70年代初向月球发射的阿波罗号月球车。

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阿波罗15号月球车

但很多人不知道,NASA的月球车一共制造了4辆,分别对应阿波罗计划的15、16、17号以及一辆“备件车”。当时波音预计用1900万美元的预算研发出月球车,但最终NASA收到的账单上数额高达3800万美元。

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阿波罗16号月球车

虽然能把阿波罗号探测器送上月球的土星5号火箭推力巨大,但月球车也必须以克为单位进行减重。最终的结果就是一辆长度3.1米,轴距2.3米,高度1.14米,净重210公斤的“敞篷车”。

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阿波罗16号月球车在地面做测试

阿波罗号月球车的动力单元由2块36伏总计容量121安·时的锌银电池组成,这套动力单元是由通用汽车研发的。阿波罗号月球车的最大续航里程不详,但跑得最远的阿波罗17号共在月球上运行了35.89公里,总时长4小时26分,最长单次任务里程20.12公里。

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阿波罗17号月球车

有趣的是,阿波罗号在正式发射任务之前在地面上做过数次测试,其中一次测试时拍下了这张月球车与克尔维特C3的合影。

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阿波罗15号月球车与3名宇航员

三辆车上分别是参与阿波罗15号月球探测任务的宇航员吉姆·欧文,艾尔·沃登和戴夫·斯科特。

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月球漫步计划示意图

阿波罗计划让世界知道了美国强劲的技术实力,但不要忘了这样的实力也是与苏联的太空竞赛中才逐渐形成的。第一个把探测设备送上地球之外天体的,是苏联。美国有阿波罗计划,苏联有月球漫步计划(英文名:Lunokhod Program)。

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当Lunokhod 1号(月球漫步者1号)于1970年11月17日着陆在月球时,那是人类第一次实现探测器在地球之外的天体上自由行走。

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月球漫步者1号传回的月面照片

为了让月球漫步者1号在月球表面自如行走,苏联科学家赋予了这个探测器8个轮子,并且每个轮子均拥有独立的动力、刹车与悬架系统。说它是8X8的驱动形式应该没问题。

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既要保证自如行走,也要兼顾月球探测,同时还要考虑月面的动力来源以及发射时的重量,在当时的技术条件下月球漫步者1号注定不会拥有一个窈窕的身材。

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探测器与宇航员放在一起的比例

月球漫步者1号全长1.7米(太阳能板打开之后长2.3米),宽1.6米,高1.35米,重840公斤,与玉兔号相比算是体积庞大了。

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月球漫步者2号

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月球漫步者2号的车轮特写

1973年1月15日,月球漫步者2号降落在月球,开始了探索任务。其实还有一个月球漫步者3号,但因为资金原因从未被发射升空。

之后就轮到了祖国的探月计划!

在玉兔2号之前,祖国还将中国首辆月球车–––玉兔号送上了月球。2013年12月15日4时35分,“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。值得一提的是,玉兔号原本只计划服役3个月,结果超期服役2年多,总共在月球上工作了972天。

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玉兔在月球。水印中的账户可以关注一下。

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玉兔号与嫦娥三号的互拍

从尺寸上来讲,玉兔号这种无人探测器一般都不会很大,因为只需拥有带一些月岩样本的运载能力就好。于是玉兔号被设计成了长1.5米、宽1米、高1.1米、总重137公斤的六轮月球车。

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玉兔号驶下着陆器

考虑到长期月面运行需要很高的续航能力,玉兔号的能源为太阳能,并且具备20度爬坡、20厘米越障的能力。但在运行了114米之后因为控制器故障玉兔号停止了移动,不过搭载的四大科学仪器都运转正常。

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至于1.5米长,1.1米高到底是什么概念,看这张图应该能理解。

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玉兔二号

与玉兔号相比,玉兔二号最主要的变化是轻了2公斤,135公斤的总质量也让其成为了历史上最轻的月球车。变轻的主要原因是原先带有粒子激发X射线谱仪的机械臂去掉了,更换了瑞典科学家研制的中性原子探测仪,用来探测月球表面的粒子辐射环境。

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玉兔二号

和嫦娥三号的“玉兔”一样,“玉兔二号”的设计寿命为3个月,可驶过20厘米高的石头,最快每小时走200米。为了避免玉兔号上的故障再次出现,设计师们改进了玉兔二号上各种走线的布局,采取防护措施避免短路的发生,另外在系统上也做好了故障隔离设计。

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玉兔二号的车轮

从官方渠道获取的信息来看,玉兔二号目前工作状况良好,正在按计划行走至预先设定的任务点。

更有趣的则是那些在火星上的探测器们。

目前火星上有4个探测器,最小的是1997年7月4日抵达火星表面的“索杰纳号”(Sojourner)。设计中的关键是它的重量,科学家们成功地使它的重量不超过11.5公斤。

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拥有6个轮子的索杰纳号长630毫米,宽480毫米,车轮直径130毫米,并且每个车轮都拥有独立的悬架系统。其中前轮与后轮拥有转向系统,让其在火星表面移动更加便捷。最大速度0.4米/秒。

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索杰纳原来的设计寿命为7天,然而索杰纳号却工作了3个月。在火星上工作的几个月里,索杰纳共行驶了90多米,分析了岩石成分,拍摄了500多幅照片。

2003年NASA的火星探测计划又向这颗离太阳系第4近的行星送去了两个“双胞胎探测器”–––勇气号与机遇号。

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勇气号

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机遇号

勇气号于2003年6月10日升空,2004年1月4日着陆火星;机遇号于2003年7月7日升空,2004年1月25日着陆火星。就基础结构和外观尺寸来讲,两个探测器几乎一致。长1.6米,宽2.3米,高1.5米,重174公斤。

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机遇号在实验室,感受一下尺寸。

与之前的索杰纳号一样,这两个双胞胎也拥有6个车轮并且每个轮子均拥有独立悬架,同样使用太阳能板为车辆提供动力。勇气号与机遇号的设计寿命都是3个月,不过良好的质量还是让它们继承了“超期服役”的光荣传统。

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勇气号发回的火星照片

勇气号工作了6年时间,而机遇号更是坚持了14年,直至2018年6月才与NASA失联。而最近NASA表示由于种种原因,他们将放弃与机遇号建立联系。

所以目前火星上只剩下一个依然与地球有联系的探测器–––好奇号。

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好奇号自拍

这个2012年8月6日抵达火星的探测器是人类迄今为止送上太空中重量最大,搭载设备最多的探测器,发射时重量高达3893公斤。当然,尺寸也不小,长3米,宽2.8米,高2.1米,机械臂长度2.1米。

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这是个什么概念?咱们把所有火星探测器放在一起比较一下。

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再加上人做参考,感受到了吗?

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组装中的好奇号

辛勤工作的好奇号已经帮助科学家证明了火星上曾经有水存在过,并且火星上的水依然可以轻易获取。怎么讲?只要有人能登陆火星表面,随便抓起一捧火星土壤加热一下,就可以得到水。

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火星表面

所以接下来能够在火星上找到什么,我还是很期待的。

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