「飛向宇宙,浩瀚無垠!」這是迪斯尼樂園的英雄「巴茲光年」的口頭禪,這個所向披靡的太空英雄不知燃起了多少人的太空夢。不過「巴茲光年」的原型—「阿波羅11號」登月艙駕駛員巴茲·奧爾德林在44年前和指令長尼爾·阿姆斯特朗一起登上月球時,可沒有這麼風光。由於缺少代步工具,兩位地球來客只能穿著84千克的笨重太空衣在月面上蹣跚行走,為了讓太空人輕鬆工作,同時也為了更好地對月球進行考察、收集分析樣本,月球車應運而生。多年來,各國紛紛展開月球車的研製工作,形形色色的月球車不斷湧現。
—蘇 聯—
最早登月的無人月球車行程萬米
在上個世紀的美蘇太空爭霸中,蘇聯成功趕在美國之前將世界上第一輛無人駕駛月球車送上月球。1970年11月17日,蘇聯「月球17號」探測器載著「月球車1號」在月面雨海著陸,「月球車1號」開始對月球進行為期10個半月的科學考察。
這輛月球車長2.2米、寬1.6米、重756千克,由輪式底盤和儀器艙組成。其外形像個圓桶,上面有一個凸起的蓋子,車下面是8個輪子,每個輪子都是獨立控制,通過電機驅動並使用電磁繼電器制動。車上的裝備包括一架錐形天線、一個高精度定向螺旋天線、4臺電視攝像機,以及一些用來測量月壤密度和物理化學特徵的設備。
「月球車1號」在月球上行程10餘公裡,考察了8萬平方米月面地域,拍攝了200幅月球全景照片和2萬多張月面照片,直到1971年10月4日能量耗盡才停止工作。
1973年1月15日,蘇聯又將「月球車1號」的姊妹—「月球車2號」送上月球。這臺月球車比「月球車1號」稍重,達到840千克,長1.7米、寬1.6米、高1.35米。它有兩種速度模式,每小時1公裡或每小時2公裡。車上攜帶有釙210放射性元素,用來在月球漫長的夜晚為車體供熱,保證儀器不因低溫而損壞。「月球車2號」的主要任務與「月球車1號」相同,在使用期內它行駛了約42公裡,共拍攝了86幅月球全景照片和超過8萬張月面照片。不過同年6月4日「月球車2號」任務即宣告結束,蘇聯方面沒有公布原因,一般認為可能是由於5、6月間月球上漫長夜晚的寒冷導致月球車失靈。
—美 國—
首輛載人月球車讓太空人很輕鬆
1969年7月20日,美國「阿波羅11號」飛船安全著陸月球,幾個小時後,太空人阿姆斯特朗在月球上首次留下人類足跡,取得了人類探月最輝煌的成果。正如他所說,「這是我個人的一小步,但卻是全人類的一大步。」然而,就是這一小步阿姆斯特朗也走得異常艱難,笨重的太空衣再加上科學考察設備和採集的月球土壤巖石樣本,讓他不堪重負,也讓美國航空航天局開始了月球代步工具—載人月球車的研製。
1971年7月,美國「阿波羅15號」搭載世界首輛載人月球車「巡行者1號」登陸月球。這是一款雙座4輪車,車長3米、寬1.8米、高1米、重209千克,大小和今天的大眾甲殼蟲汽車差不多。車上的通訊系統包括一架高增益天線用來傳輸圖片和數據,以及一架低增益天線用於傳輸聲音和電視信號。給月球車提供電力的是兩個36伏的電池。在駕駛座位的中間有一臺手柄,理論上兩位太空人都可以駕駛,不過習慣上都是由指令長進行駕駛。月球車每個輪子都有獨立的四分之一馬力(200瓦)電動馬達和剎車,在月面行駛的速度為每小時10—12公裡。獨立馬達保證即使某個輪子的驅動發生故障,月球車仍然能夠進行轉彎。這款月球車可以爬上25度的陡坡,最遠可以開出67公裡。
此次登月之旅中太空人在月面逗留了3天,艙外活動18小時37分,驅車行進27.9公裡。有了月球車,太空人顯然輕鬆多了,他們以車代步,爬越障礙,翻越溝壑,對山脈、峽谷和火山口進行考察,收集了約77千克月巖,並把激動人心的彩色圖像傳回地面。
2005年9月,美國航空航天局公布了重返月球的詳細計劃,為了儘快重返月球,推出了首輛月球車樣品—「戰車」,並於2008年6月在華盛頓摩塞斯萊克沙漠地區對其進行測試。「戰車」與第一代月球車有很大不同。設計者曾表示,新月球車的設計挑戰了傳統設計方式,這個龐然大物比一般月球車大,可以載7到8人,有12個輪子,由2個電動馬達驅動,兩級變速。它採用模塊化設計,可「變身」兩種模式,其中「推土機」模式能提供4000磅推力;而「巡洋艦」模式則能以24公裡/小時的速度巡遊。
除了載人月球車,美國航空航天局也在發展無人駕駛月球車,並計劃於2015年10月將一輛名為「北極星」的無人駕駛月球車送上月球。「北極星」是第一個用於在月球上搜尋潛在豐富水冰層的太陽能機器人。它能夠向地下鑽探1米的深度,3個垂直排列的大型太陽能電池板,讓它可以捕獲靠近地平線的陽光,這些電池板的平均發電量可達250瓦。此外,它還能追蹤光線以便讓發電量實現最大化,使它在月球極地陰暗區執行勘探任務成為可能。
—日 本—
月球子母車可分頭行動執行任務
近年來,各國對月球的興趣大增,紛紛將月球探測作為發展航空航天的重點。日本以較強的科技實力加快推行月球探測計劃,1990年1月,率先打破美蘇壟斷,成功發射「飛天號」月球探測器,成為第三個發射月球探測器的國家。1993年「飛天號」撞上月球,結束其工作。
2007年9月,日本繞月探測衛星「月亮女神」搭乘H2A火箭,從日本南部種子島宇宙中心順利升空。該探測器長寬各為2.1米,高4.8米,重約3噸,包括一個主探測器和兩個子探測器。「月亮女神」的主探測器在離月球表面大約100公裡的軌道上環繞飛行,採集月球成分、地理和地下結構的數據,用來研究月球的起源和演變。2009年6月「月亮女神」結束了近兩年的探測任務,碰撞在月球表面,以便研究人員通過其碰撞研究月球土壤如何遭受輻射物質和微流星體的侵襲。
此後日本計劃陸續發射「月球先鋒」系列探測器,其中包括將漫遊車送上月球。由日本空間科學研究所研製的月球車由子車和母車兩部分組成。如果需要,子車可以與母車分離,在凹凸不平的地帶和懸崖附近執行艱巨的特殊探測任務。母車為4輪結構,每個車輪都是由其自身攜帶的電機單獨進行驅動,時速最快為1公裡,可跨越大小為0.15米的障礙物,可在傾角為30度的斜面上向上攀登。子車為6腳蜘蛛式機器人,可在諸如火山口等極不平整的凹凸荒地上平穩行走,每隻腳都有3個關節,所以不僅可以行走,而且每隻腳還能作為具有採樣功能的機械臂使用。
—印 度—
未來升空月球車集印俄兩國智慧
在追求成為世界大國的道路上,印度一直把開發空間技術看作接近和趕上發達國家的一條捷徑。
2008年10月,印度「月船1號」探測器順利發射升空。其一項主要任務就是搜集月球表面的礦物和化學成份數據。該探測器在進入月球軌道後,成功向月表投放了一個撞擊探測器。該撞擊探測器是「月船1號」所攜11件載荷之一,質量為29千克,由印度自行研製,它就像帽子一樣裝在「月船1號」的頂部。撞擊探測器除裝備一套攝像系統外,還攜有一臺雷達高度計和一臺質譜儀,分別用於測量探測器落向月表的速度和探測月球上空極為稀薄的大氣。在「月船1號」進入繞月軌道後,月球撞擊探測器以每秒75米的速度從飛船上彈出,向月球表面撞去。在接近月球的過程中探測器不斷對月球進行拍攝,以便印度空間研究組織選擇未來月球車的著陸位置。
而未來印度的無人月球車將由「月船2號」搭載在月面著陸。這款月球車由印度和俄羅斯聯合研製,重58千克,6輪驅動,通過太陽能獲取能量供應,行駛速度約為每小時5.7公裡,活動範圍可達方圓150公裡。按照計劃,月球車將在月面極地附近進行為期約一年的科學考察,並採集土壤樣本進行分析。(文字來源:科技日報)