18新利最新登入月球车是如何工作的

美国总统巴拉克·奥巴马和第一夫人米歇尔·奥巴马观看美国宇航局的月球电动月球车在就职游行队伍的后面出现。”width=
美国总统巴拉克·奥巴马和第一夫人米歇尔·奥巴马观看美国宇航局的月球电动月球车在就职游行队伍的后面出现。
亚历克斯黄/盖蒂图片社

假设你第一次去国家公园。此外,假设你计划的目的地没有公共交通工具,而你想看的景点又相距很远。你会怎么做?很多人会选择自行车或者带着车四处旅行。但是,如果这个公园在252,000英里(405,500公里)之外月亮?那你怎么18新利最新登入出行呢?

如果你有幸成为其中一员宇航员在月球上行走的前几次阿波罗执行任务时,你用了腿。你的探索受到了限制,你携带着数百磅的行李能走多远18新利最新登入太空服、设备和岩样。你的生命维持系统可以维持大约4个小时,也阻碍了你的行走距离。18新利最新登入但是阿波罗宇航员在后来的任务中,比如15-17年,都是开着车月球探测车制动装置),就像一辆沙丘车。

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现在,美国国家航空航天局正在考虑返回月球执行更长的任务,并建立一个月球基地,需要更复杂的月球车,更大的范围,甚至可能是生活容量。(在这篇文章中,我们将重点关注载人漫游者,而不是现在四处游荡的机器人漫游者火星或者有一天可以探索月球)。为了满足这些需求,美国宇航局开发了两款新型探测车的原型。一种是非增压月球卡车或战车。另一种被称为月球电动月球车(LER)或小型加压月球车(SPR)。最初的LRV就像一辆沙丘车,而SPR更像一辆可以穿越月球的加长小型货车。最近,SPR作为奥巴马总统就职游行的参与者穿过宾夕法尼亚大道。

让我们来驾驶一下这些月球车吧,从阿波罗时代的老式月球车开始,朝着2020年宇航员再次访问月球时可能会携带的未来车辆前进。

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阿波罗月球漫游车

1972年12月,阿波罗宇航员尤金·塞尔南和哈里森·施密特花了大约75个小时探索月球的金牛座-利特罗山谷。他们两人是最后一批在月球上行走或骑马的人类,在月球漫游车的帮助下进行了探索。”width=
1972年12月,阿波罗宇航员尤金·塞尔南和哈里森·施密特花了大约75个小时探索月球的金牛座-利特罗山谷。他们两人是最后一批在月球上行走或骑马的人类,在月球漫游车的帮助下进行了探索。

这是20世纪70年代初的阿波罗飞船宇航员是在闲逛月亮和一些同事。他穿着必要的笨重宇航服,需要探索几英里外的一个陨石坑,所以他前往月球车。他向前走了14英寸(35厘米),坐在铝制底盘中央隔间的躺椅式座椅上。月球车长约10英尺(3米),宽约6英尺(近2米),高约4英尺(1米)。它的大小和现代大众甲壳虫差不多。

当第一位宇航员勘测LRV时,他的搭档和他一起坐在另一个座位上。通信设备(高增益天线用于图像和数据,低增益天线用于语音和电视摄像头),电源(两个36伏电池)和导航设备位于前舱。在中心隔间是两个座位,显示单元和手动控制器驱动LRV。它们后面的储物室里放着科学和岩石取样设备(工具、袋子)。在它们下面,漫游者的四个轮子是由两个轮子组成的框架(内部和外部框架),而轮胎本身是由镀锌钢琴丝网和钛人字形踏面制成。

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指定的驾驶员向下看LRV乘员舱中心的显示控制台,以确定自己的方位。导航显示器位于电脑显示器的顶部太阳指南针,速度显示器(0-12英里/小时,0-20公里/小时),重置按钮和一个倾角表,可以跟踪火星车所在的斜坡。在底部是电源开关,从两个电池分配电力,电池电量监视器和开关控制转向电机和驱动电机。

在宇航员开始驾驶之前,他必须完成启动清单,其中的第一步是用太阳罗盘观察太阳。一旦他把读数交给任务控制中心的人,他们就会发回数据来编程导航电脑.这个读数为LRV导航计算机提供了登月舱附近的参考点,阿波罗登月舱是他们在月球上的大本营。在运行过程中,计算机通过使用传感器跟踪月球车相对于登月舱的方位陀螺仪并通过测量距离(范围)通过车轮转数。显示器上的指南针显示月球的北面。18新利最新登入

一旦清单完成,就可以出发了。

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在月球上驾驶阿波罗LRV

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阿波罗17号指挥官吉恩·塞尔南驾驶着LRV

阿波罗LRV本身并没有方向盘。不过,它确实有一18新利最新登入个手动控制器,位于显示控制台后面的扶手上,用来协调转向、驱动电机和刹车。控制器位于乘员舱的中心,所以宇航员会开车,不过通常都是指挥官开的。它还配有一个t型手柄,方便与套装的笨重手套一起操作。

轻轨车的每一个轮子都可以由一个齿轮独立运转发动机和转向独立于其他车轮,这样即使一个转向连杆失灵,LRV也可以转向。同样,每个车轮也有独立的刹车。为美国国家航空航天局在美国,冗余一直是优先考虑的问题。此外,这种设置允许10英尺(3米)的狭窄转弯半径。

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t型手柄可以向左、向右、向前或向后旋转,也可以向前或向后移动。它还配备了一个按钮,可以锁定控制器,以便在前进方向上使用,以及一个释放驻车制动的环。手动控制器的运动是这样引导LRV的:

  • 枢轴向前=加速向前
  • 向后支点=向后加速
  • 左转轴心=左转
  • 向右转=向右转
  • 向后滑动手柄=踩下刹车,松开油门
  • 向后滑动控制器=启动驻车刹车

让我们回到两名宇航员向外探索陨石坑的事情上。LRV的悬挂系统最大限度地减少了崎岖地形带来的颠簸,但他们还是被脚垫、手柄和安全带绑在了一起。尽管LRV被设计成可以爬上25度的斜坡,或者可以行驶40英里(67公里),但它们不会从登月舱出发超过6英里(10公里)。如果漫游者失败了,他们仍然可以在生命维持系统耗尽之前走回太空舱。

意料之外的问题,机械的和其他的,确实发生了。例如,在阿波罗17号任务中,指挥官吉恩·塞尔南(Gene Cernan)在经过探测器时,被宇航服口袋里的锤子砸断了一块挡泥板。挡泥板挡住了月球车网轮扬起的月球尘埃。如果宇航员没有修好挡泥板,轮子就会把宇航员和设备盖在月球灰尘中,这对宇航员和设备都是危险的。他们用层压地图和管道胶带制作了一个新的挡泥板,这样他们就可以继续使用这辆车了。很巧妙的。

LRV到达目的地后会发生什么?

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LRV在月球上的停留

一旦宇航员到达目的地后,他们停下来,踩下驻车刹车。爬出来后,它们将高增益和低增益天线重新调整地球这样他们就能和任务控制中心联系。任务控制中心操作轻轨车电视在宇航员部署设备并采集岩石和土壤样本的同时,他们将这些样本放在LRV的后部。

但是它们18新利最新登入能运输多少岩石样本呢?虽然LRV本身在地球上的重量为460磅(209公斤),但满载时可以承受1080磅(490公斤)的重量。其中包括两名穿着太空服和背包(800磅或363公斤)的宇航员,通信设备(100磅或45公斤),科学设备(120磅或54公斤)和月球岩石(60磅或27公斤)[来源:美国国家航空航天局].如果一些更大的样本恰好吸引了宇航员的眼球,这实际上并不是一个很大的样本重量。

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一旦他们在该地点确定了他们的目标,宇航员就会转移到另一个地点并重复他们的工作。他们在一次短途旅行中访问了多个地点,然后返回登月舱卸载样品,休息并为第二天的月球漫步做准备。

这个非凡的飞行器扩大了我们探月的范围。在阿波罗17号任务期间,距离登月舱4.7英里(7.6公里)的地方,最长的一次LRV驾驶时间为20.5英里(20.1公里)。

现在我们已经体验了阿波罗LRV,让我们看看更新的月球车概念。

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月球卡车

宇航服工程师达斯汀·戈默特驾驶着美国宇航局的新型月球卡车原型穿过约翰逊航天中心的月球场。这辆卡车的设计初衷是为了方便越野。”width=
宇航服工程师达斯汀·戈默特驾驶着美国宇航局的新型月球卡车原型穿过约翰逊航天中心的月球场。这辆卡车的设计初衷是为了方便越野。

阿波罗LRV主要用于扩展月球探测器的探测能力宇航员在短暂停留期间月亮美国国家航空航天局正计划建造一个月球基地,用于长期任务——几个月到几年,而不是阿波罗号的几天。更长时间的任务需要能够从事建筑、挖掘和运输货物等重活的车辆。为此,NASA设计了一辆原型月球卡车。

月球卡车是为在月球上旅行而设计的移动平台。与阿波罗号的前身一样,它没有加压,所以宇航员在操作它时必须穿着宇航服。这辆卡车的设计目的是运输货物,美国宇航局正在探索为其添加其他设备的可能性,比如反铲或起重机。这辆卡车计划最多搭载4名宇航员。

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宇航员驾驶员站在驾驶员的位置。他或她可以环顾任何方向来移动卡车。卡车有六个轮子,每个轮子有两个轮胎。轮子可以独立地旋转360度。这种设置给了卡车巨大的机动性。它可以向任何方向移动:向前、向后、向侧面或两者的任意组合。

两台电动马达以双速传动为卡车提供动力。卡车可以降低到地面水平,并以4000磅(17800牛顿)的举升力上升。它可以获得最大速度15英里/小时或25公里/小时时卸载。

这辆月球卡车的原型车是在美国宇航局位于休斯顿的约翰逊航天中心开发的,并在该中心位于华盛顿州摩西湖的月球模拟区进行了测试。那里的沙丘可以模拟月球的环境。

让我们来看看新的加压探测车概念。

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小型加压探测车

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你觉得你能在里面生活和工作三天吗?

这两个阿波罗LRV和太空卡车过去和将来都是由宇航员宇航服.这意味着月球探索受到宇航服提供的生命支持长度的限制。非加压探测车的另一个缺点是,它们不能保护宇航员免受太阳耀斑事件的影响,这可能会使他们暴露在致命剂量的辐射之下。但是在加压环境下的探测车可以让宇航员探索更多的地球月亮并为意外太阳事件提供紧急避难所。

这就是NASA小型加压探测车背后的想法。SPR由一个安装在月球卡车底盘上的加压栖息地模块组成。从SPR上,宇航员可以在驾驶室里探索月球表面,视野开阔。他们还可以将该模块装备为野外科学站。事实上,SPR可以去月球卡车去的任何地方。

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月球车的栖息地模块(或生活环境)将允许两名宇航员(紧急情况下的四名宇航员)在一个“肩并肩的环境”中舒适地生活和工作长达三天。t- shirt-sleeve环境是指宇航员不需要穿太空服的环境。月球基地是另一个这样的环境。

增压模块有一个小浴室还有一个可以沐浴海绵的喷雾18新利最新登入淋浴喷头、隐私窗帘、放工具的柜子、工作区域和两个可以折叠成床的工作人员座椅。宇航员必须补充水分食物打包,因为没有厨房。所有的功能都节省空间。在亚利桑那州的实地测试中,宇航员迈克·格恩哈特(Mike Gernhardt)报告说,它感觉很舒服,甚至像太阳一样航天飞机【来源:美国国家航空航天局].

宇航员可以通过气闸对接舱口从一个紧密相连的环境进入和退出太空舱。他们还可以通过太空服口直接进入漫游车,而不必给栖息地舱减压。这是阿波罗宇航员会羡慕的壮举,因为他们在退出和重新进入整个登月舱时必须对其进行减压和再加压。与阿波罗不同的是,宇航员不必把满是灰尘的宇航服带进去,从而保持栖息地内部的清洁。在宇航服的测试中,宇航员可以在10分钟或更短的时间内穿上宇航服。

在任何栖息地,比如登月舱或航天飞机,这些仪器都会产生热量。为了保持内部温度恒定,必须将多余的热量排到外太空。登月舱通过蒸发水来排除热能。航天飞机使用散热器。SPR栖息地模块通过融化宇航服周围的冰锁中的冰来减少内部热量,这减少了月球车必须携带的水量。

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月球车的未来

美国宇航局最新的漫游者在亚利桑那州黑点熔岩流的一座山上登顶,这里是2008年沙漠老鼠(或研究和技术研究)测试的地点。”width=
美国宇航局最新的漫游者在亚利桑那州黑点熔岩流的一座山上登顶,这里是2008年沙漠老鼠(或研究和技术研究)测试的地点。
照片礼貌美国国家航空航天局/里根Geeseman

在新的月球车概念接近月亮在美国,它们将在类似月球的环境中进行反复测试。这样的环境应该具有与月球相似的地形,最好能经历极端温度。美国国家航空航天局有几个地方,它喜欢尝试自己的概念。

沙漠环境,如摩西湖的沙丘,华盛顿州。以及亚利桑那州的黑点。,provide out-of-this-world-type terrain, as well as extreme heat, like the temperatures encountered in direct lunar sunlight. Cold temperatures and lunar landscapes can be found at the Haughton base on Devon Island in the Arctic Circle. Antarctica also provides a similarly well-suited environment for testing lunar rover and lunar base concept technologies.

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最近在黑点对SPR进行了为期三天的测试宇航员地质学家被要求利用SPR尽可能多地了解熔岩流。宇航员迈克·格恩哈特报告说,参与者花在室内的时间更少宇航服而且他们的工作效率更高。参与该项目的每个人都称赞这次测试取得了成功。参与者甚至学会了如何在穿着太空服的时候换轮胎[来源:18新利最新登入美国国家航空航天局].

目前,只有中国和美国在积极推进载人登月计划。中国最近公布了一辆核动力机器人月球车,但他们还没有讨论载人月球车。到目前为止,美国宇航局在载人登月以及设计和操作月球车方面有更多的经验。

月球卡车和SPR只是美国宇航局探索部门“重返月球”项目中的两项技术。美国国家航空航天局还在开发和测试一些概念,比如为月球基地提供充气栖息地。最终,猎户座CEV和战神运载火箭可能会取代目前的航天飞机。有了这些技术,美国宇航局希望在2020年将人类送上月球。

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