月球車是如何工作的？（NASA）

為太空人建造一輛能在月球上駕駛的汽車 這與在這裡駕車完全不同 在地球上 僅是到達月球就已經非常困難 而且他們只能步行到那麼遠 所以他們 他們建造了一輛車 使其輕便且可摺疊 然後小心翼翼地降落在月球上 而且他們 它成功完成了三次 讓我們來看看月球車是如何存儲的 在月球上駕駛它 當然還有整個展開過程以及他們是如何設置的 但 讓我們從頭開始講述這個故事 在月球上駕車的想法並非新鮮事 科學 小說作家早在1900年代初期就已經想像過月球車輛 後來 工程師們出現了 根據他們自己的設計進行開發 在1960年代 美國國家航空暨太空總署開始著手實際建造其中一輛 車輛 要了解這有多困難 我們需要一些背景知識 美國國家航空暨太空總署探測了月球 與阿波羅計劃一起 他們於1969年首次將宇航員送上月球 事實上 他們在三年半的時間內完成了六次任務 每次任務都是使用這枚火箭發射的 它被稱為 土星五號運載火箭 頂部是阿波羅飛船 包括指揮與服務模組和登 月模組 有時也稱為登月艙 土星五號利用多級推進系統進入太空 火箭級數 需要稍微調整才能取出登月艙 而阿波羅飛船則會進入 大約三天才能抵達月球 隨後飛船分離 只有登月艙實際上 降落在表面 在前兩次登月任務中 他們停留的距離相對較近 到登陸器 例如 讓我們看看阿波羅12號 這是第二次登月任務 如果我們來分析他們的 他們所走的路線 任何方向都只走了幾百公尺 這只不 過是幾個街區的距離 而且他們到哪裡都必須手提裝備 如果記得的話 阿波羅13號在太空中發生了事故 並沒有實際 登月所以第三次登月是阿波羅14號 他們嘗試了不同的方法 他們帶來了一台稱為模組化設備運輸車的手推車 太空人給它 取名為人力車 它的兩個輪子是由光滑橡膠製成 內部有氮氣管 它在攜帶更多裝備方面很有幫助 但拖著它在岩石和隕石坑間移動仍然很困難 困難、緩慢且疲憊 當他們穿著太空服走出來時 只有一兩小時的時間 那樣的時間不夠走很遠 如果他們有某種車輛 就可以走更遠 美 國國家航空暨太空總署很早就明白這一點 並開始進行規劃與研究 許多早期的概念都又大又重 這個被稱為MOLAB 是Mobile的縮寫 實驗室 幾乎跟一輛小卡車一樣大 它太重了 需要動用起重設備才能移動 發射一 additional 的土星五號火箭 但由於美國國家航空暨太空總署的預算 我們可用的火箭數量有限 因此這不是一個選擇 登月艙是唯一降落在月球上的裝置 因此 如果他們要派車過去 這輛車必須能裝得進去 這可不是件容易的事 在研發與設計方面還有許多工作要做 探測車必須輕巧 並能摺疊起來以放入 登月艙內 美國國家航空暨太空總署將實際建造探測車的工作委託給兩家公司 他們在阿波羅11號之後幾個月就開始建造它 並及時趕在阿波羅任務前完成 15 這只花了17個月就完成了第一台月球車 但他們是如何把它裝進月球的呢 模組 我們稍後再談這個 但讓我先分享一些關於探測車的資料 全名是 月球漫遊車 有時也稱為月球探測車、LRV 或月球吉普車 他們製造了四輛探測車 總共有四個 但只有三個被用於阿波羅15、16和17號任務 第四個則用於 備用零件現在在佛羅里達州的肯尼迪太空中心展出 這些探測車總共 耗資3800萬美元 這相當於現在的近3億美元 這輛探測車的大小約等於一輛汽車 一般汽車長約三公尺 但重量僅與一隻大型犬相當 機車在地球上 月球的重力要小很多 質量會一樣 但它會 它們的重量輕得多 輕到如果需要的話 人們可以用手提起 這裡是重點 月球車的部分零件 車架 也就是車輛的骨架 四個輪子 兩個 座椅、顯示主控台與駕駛手動控制器 一台彩色電視攝影機 他們 從地球後方進行控制 通訊用的天線與設備 讓他們能與任務中心聯繫 控制裝置 以及後部機 chassis 載具 裡面存放了許多工具 這些組件中的一些被包裝起來 在mylar材質上 看起來像金色鋁箔 這有助於保護精密設備 他們會 探測車不移動時 通常會打開蓋板 這有助於防止過熱 如果他們會 在地球上試圖駕駛月球車的話 它可能會因為自身重量而塌陷 也許 不是這樣 但你應該能理解 它是特別為低重力環境設計的 月球 然而 他們確實製造了一輛可以在地球上駕駛的測試車輛 使用 的材料要強韌且沉重得多 實際的探測車則是用輕量鋁製成 能夠承載 超過自身重量兩倍的月球物體 這包括兩位太空人、科學設備 以及 他們將帶回地球的月球岩石 車輪是探測車最精巧的設計之一 橡膠 輪胎會帶來太大風險 一旦被刺穿 可能讓太空人遠離太空船而無法返回 因此 每個輪胎都採用纏繞的鋼製網狀結構 並以鈦金屬製成 凸起的履帶設計以防止陷入月球灰塵中 車輪已準備好應對障礙物 高達25公分 如果需要的話 堅硬的內骨架使網狀結構不會變形 太多 每個輪子都有自己的獨立電動機 這樣 如果其中一個失靈 他們仍然可以駕駛探測車 輪胎有擋泥板以控制月球灰塵 航天員有時形容它像粉末狀的雪 但靜電使它黏附在表面 這一切一旦附著上去 就極其難以清除 月球車可以達到最高速度 時速18公里 左右轉向時四個輪子都會轉動 這就是 全部透過中間的遙控器完成 向前推即前進 左右移動即轉向 並拉回以停止 要倒車 他們會來到這裡並將此開關向上撥動 之後 拉回手動控制器即可倒車 手動控制器會傳送 電力信號傳達到機械部件 這會使輪子轉動 這項動力來自兩塊銀鋅電池 足以提供最多65公里的行駛距離 為了安全起見 每次探測車的行程都是先駕駛到他們計畫探險的最遠點 然後慢慢走回來 我喜歡把這想像成一個慢慢旋轉的圓圈 隨著時間的推移 它們會逐漸縮小 它們總是必須待在這個裡面 如果探測車壞掉了 宇航員仍能帶著足夠的生命支持系統安全返回登月艙 那表示他們能行駛的最遠距離大約是距離登月艙9 5公里遠 在月球上駕駛感覺完全不一樣 這裡的重力要少很多 而且他們花了一段時間才適應 要快速停下來或改變方向更困難 阿波羅15、16和17號被視為延長的科學任務 它 們將停留更久 飛行更遠 並進行更多實驗 比之前的任務 而且他們會以風範來做這件事 當然 他們確實遇到了一些問題 對於阿波羅15號 他們降落在一個小隕石坑的邊緣 使探測車的部署更加困難 因為所 有東西都傾斜了 然後前輪轉向一開始無法運作 幸好 他們仍然可以 使用後方的輪子來駕駛探測車 在最後一次任務中 其中一名太空人的 工具卡在保險桿的一部分上並把它弄斷了 他們不得不想辦法修復 否則 它會把月塵灑得到處都是 整體而言 月球車是一次巨大的成功 它讓他們能夠探索更多區域 並看 到一些令人驚嘆的景觀 實際進行科學研究的時間更多了 即使到了今天 這些岩石樣本仍在美國國家航空暨太空總署及其他世界各地的大學進行研究 人類首次登月時 他們走了這麼遠 而在最後一次任務中 這就是他們開車的距離 總共36公里 那麼月球車是如何裝進去的呢 登月艙裡面是什麼樣子 幾年前我製作了一段關於登月艙的影片 讓我來給你看幾個片段 這裡分為兩部分 上升階段 這是由兩位太空人居住的地方 也是 僅有部分在結束月球任務後重返太空 下降階段 這就是我們在這段影片中要探討的內容 它曾被用來登陸月球 它具有 引擎和燃料與氧化劑的儲存槽 有四個三角形區域 這就是大部分設 備存放的地方 例如水、氧氣、科學實驗裝置 甚至還有電視攝影機 他們稱這些區域為象限 因此我們有第一象限、第二象限、第三象限和第四象限 月球 這輛巡邏車就存放於第一象限 這算是這裡的剩餘空間 LM 這可能是他們唯一能放置的地方 探測車被摺疊起來放進這個 三角形的艙室裡 探測車固定在這個太空支援設備上 這將有助於展開 月球上的探測車 這裡的可用體積大約是一立方米 這大概就是一輛車的大小 冰箱 展開探測車是一個複雜的過程 在向您展示之前 我們先來談談 月球車傳回地球的一些資訊 例如探測車的位置和速度 它正在移動 這是全世界都能看到的數據 這沒問題 然而 你個人的 有你可能不想要分享的資料 例如你的家庭地址、電話號碼或財務資訊 資料 這就是我今天想與大家分享的贊助商 Incogni 這是一個在網路上幫助您刪除個人資訊的服務 這能大幅降低風險 避免被詐騙或偽裝 同時也能幫助您減少郵件收件箱中的垃圾郵件 你一定看過這樣的新聞報導 想到這一點也不愉快 多年前 我發現這一點是…… 當我搜尋自己的名字時 感覺有點可怕 因為顯示了許多我的個人資訊 使用 Incogni 他們會向每個網站發送刪除請求 這省去了你自行處理的麻煩 你自己 誰知道那會花費多少時間 而且如果他們漏掉了一個網站 你可以提交以進行自訂移除 Incogni 將為你處理 線上 儀表板讓您能夠看到整個流程 讓您掌握主動權 取回您的個人資料 透過 Incogni 使用下方連結中的優惠碼 Jared Owen 可享年度方案 60 折優惠 在他們之前 展開月球車之前 他們必須先準備一些東西 這部分的登月艙稱為 門廊 當指揮官向後爬出時 他會向左側伸出手 拉動一個D 操作此裝置可降低MESA模組化設備儲存組合 此裝置包含幾個將要裝載的零件 安裝在探測車上 一旦兩位太空人抵達表面 就終於可以展開 月球車 在阿波羅15號任務中 他們第一次使用月球車時 就在這裡架設了攝影機 這就是 我們是如何拍攝到這一切的實際畫面的 從開始到結束 大約花了20分鐘 讓我們一步來 在月球車的底部有一個熱保護蓋 這是由太空人回滾的 隨後有兩條帶子 或稱操作帶 這些用來控 制展開過程 一名太空人握住右側的帶子 另一名則握住左側的帶子 他再次爬上了梯子 他拉動了門廊右側的一個D型把手 當這時 拉動它時 會啟動一組複雜的杠杆裝置 釋放出三個銷釘 讓我們放大以獲得近距離鏡頭 觀察顯示 當釘釘鬆開時 固定鉤釦掉落到地面 探測車便可以開始行動 向外旋轉 要開始這個過程 在最頂部有一根彈簧推動桿 探測車開始旋轉 但幅度不大 右側的太空人慢慢拉動操 作膠帶 這使一個儲存鼓旋轉 釋放出了更多的兩條導向繩 另一位太空人握著部署繩索 這有助於將探測車拉出 同時也受到 月球重力的影響 然而在進行到一半時 支點移動到了下部支撐臂上 現在它將從這裡開始旋轉 當探測車處於大約45度時 發生了其他事情 這裡有一條電纜最終被拉緊了 這拉動了幾個滑輪 使它們旋轉以 釋放兩個銷釘 這些銷釘一直讓探測器保持摺疊狀態 由於力量強大 扭力彈簧使車架兩側現在都會試圖展開 沒有任何東西能固定後部 車架後方 因此會先展開 這些輪子是彈簧裝置的 它們想要向外旋轉 但它們被輪轂支架固定住 這裡內部有銷釘固定支架 在此處固定 當後方機 chassis 餐展開時 會緊縮這裡的電纜 進而將銷釘拉出 這釋放了支撐桿 輪子便可展開 這個動作發生得非常迅速 接著 鎖定銷確保其位置不變 至於前車架的展開 這發生得緩慢許多 支臂末端的這個區域稱為行走鉸鏈 當探測車持續旋轉時 這個部件會壓下槓桿 使鎖扣鬆開以進行旋轉 這讓探測車進一步降低 後輪接觸地面 探測車繼續伸直 從中央的卡扣上解脫出來 座椅支撐著重量在中央 月球車的前方 一旦車架幾乎完全展開 兩個前輪就會 春天到位 這與我們之前看到的後輪情況相同 兩條更多鋼索被繃緊 拉下保險栓 釋放支撐桿 輪子便展開了 太空人隨後釋放了兩 條導向繩 記得之前有兩條操作帶嗎 我們只使用了右邊的那條 一邊 但現在是時候拉動左側了 這釋放了中心導向的張力 電纜使座墊完成最後的動作 將探測車完全降落在地面上 隨後電纜被拉動以釋放座墊組件 還有一些清理工作 移除不再需要的部件後 探測車隨即被手拿起並移開 從LM出發 記得 它們可以提起它 因為月球的重力要小得多 三腳架在 前面被移除了 這就是當它摺疊起來時承載大部分重量的部分 然後他們展開了座位、前方的腳踏板以及中央扶手 探測車是 被帶到了LM的另一側 那裡安裝了設備 他們安裝的第一樣東西是 從第三象限 這是後部機 chassis 電腦板 這裡是他們存放大部分工具的地方 然後來自第四象限和MESA 我們有月球通信中繼裝置、 高增益天線和低增益天線 以及16毫米攝影機的支架、 以及一台電視攝影機 隨後 太空人登上飛船 指揮官坐在左側座位上 他為 那個會駕駛的 然後他們系上安全帶 探索了月球 最後一項任務是 月球車將使用相機拍攝我們兩位太空人離開月球表面的過程 這台相機是由地球任務控制中心的操縱員進行控制的 因為只需要 從地球發出的訊號要超過一秒才能抵達月球 因此很難在恰當的時機移動攝影機 正確的時機 在上次任務中 他們終於拍攝到了完整的發射畫面 在當時的技術 條件下 這對電視轉播來說是極其優質的畫面 從月球車中學到的經驗教訓幫助了 建造類似曾被派往火星的機器人探測車之類的未來計畫 如今 美國國家航空暨太空 總署正重返月球 並正在建造現代化的月球地形車 預計將於下個十年初期投入使用 這些探測器將更加先進 並在月球表面停留更長時間 一切從50多年前的三輛月球車開始 就像這一個 靜靜地停駐在月球表面