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探测器列传:13.月球车1号

2024/11/9
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科学史评话最新专辑

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People
主持人
专注于电动车和能源领域的播客主持人和内容创作者。
Topics
主持人: 本期节目主要讲述了苏联月球车1号探测任务。尽管苏联在载人登月竞赛中暂时落后于美国,但他们并未放弃对月球的探索,转而将目标转向了研制和发射月球车。月球车1号探测器的研制过程充满了挑战,工程师们在设计之初就考虑了多种方案,最终选择了八轮设计以保证其在月球表面的稳定性。该探测器体积庞大,重达756公斤,远大于后来的中国玉兔号月球车。其设计理念体现了苏联一贯的“傻大黑粗”风格。 月球车1号的设计也体现了苏联工程师的巧妙构思。为了应对月球极端的环境,探测器被设计成一个封闭的罐体,内部充入氮气以维持一个大气压,从而保护内部仪器。同时,它还配备了同位素热源,以保证在月球漫长的黑夜中不会被冻坏。为了进行科学探测,月球车1号还配备了多个摄像头、全景相机、角反射器、X射线望远镜、辐射探测仪和土壤灌入仪等设备。 月球车1号的操控也极具挑战性。由于地月距离遥远,无线电通信存在延迟,操控人员需要两人协同操作,一人负责驾驶,一人负责调整天线方向。每一次行动都必须谨慎谋划,因为天线稍微偏离就会导致信号丢失。由于月球的白天相当于地球上的半个月,地面操控人员需要三班倒才能保证探测任务的顺利进行。 尽管面临诸多挑战,月球车1号最终在月球表面工作了10个多月,行驶了10.54公里,完成了大量的科学探测任务,拍摄了2万多张照片和200多张全景图,取得了巨大的成功。它不仅是人类第一个在外星球行驶的陆地装置,也为后来的月球探测任务积累了宝贵的经验。月球车1号的设计也日后成为苏联月球车设计的标准。节目还简要介绍了1971年美苏两国在火星探测方面的竞争,以及火星沙尘暴对水手九号探测任务的影响。

Deep Dive

Key Insights

为什么月球车1号的设计选择了轮式方案而不是履带式或跳跃式?

履带式方案虽然越野能力强,但能量利用率低,耗电量大,不适合月球环境。跳跃式方案虽然越野能力更强,但当时的技术无法实现。因此,苏联工程师最终选择了轮式方案,既省事又能满足月球车的基本需求。

月球车1号是如何在月球上度过寒冷的夜晚的?

月球车1号内部装有同位素热源,利用放射性元素的衰变产生热量,确保探测器在月球夜晚不会被冻死。此外,探测器顶部的活动盖子在夜晚可以关闭,加厚保温层,进一步防止热量流失。

月球车1号在月球上工作了多长时间?

月球车1号原本预计工作3个月,但实际上工作了10个多月,远超预期。它在月球表面共行驶了10.54公里,考察了8万平方米的区域,并拍摄了2万多张照片。

月球车1号是如何测量行驶距离和方向的?

月球车1号在底部安装了第九个轮子,专门用于测量行驶距离和方向。这个轮子没有驱动能力,但通过其留下的痕迹,地面人员可以精确计算月球车的行驶里程和方向。

月球车1号在月球上经历了一次日食,温度变化如何?

在一次日食中,地球挡住了太阳,月球表面的温度在3小时内从130度骤降至-100度。由于月球车1号自带放射性热源,它成功抵御了极寒,避免了被冻坏。

月球车1号的通信系统是如何设计的?

月球车1号配备了全向天线和定向天线。全向天线用于与地面建立通信,但信号较弱;定向天线信号较强,能够实现更快的通信。此外,还有一个棒状天线,波束极窄,指向性极强,但需要精确对准地球测控站。

月球车1号的放射性热源是如何工作的?

月球车1号使用钚-238作为放射性热源,通过放射性衰变产生热量。钚-238的半衰期为87.7年,能够长时间稳定地输出热量,确保探测器在月球夜晚的生存。

月球车1号在月球上拍摄了多少照片?

月球车1号在月球上拍摄了2万多张月球表面的照片和200多张全景图,为科学研究提供了大量宝贵的数据。

月球车1号的重量是多少?

月球车1号的重量为756公斤,远重于中国的玉兔号月球车(140公斤)。它的设计体现了苏联“傻大黑粗”的风格,注重功能而非轻量化。

月球车1号的轮子是如何设计的?

月球车1号配备了八个轮子,每侧四个,每个轮子都有独立的电机控制。轮子采用金属笼子结构,直径为51公分,这种设计最大限度地减轻了重量,同时保证了月球车的行驶能力。

Chapters
本章节主要讲述了苏联月球车1号的设计理念、技术难题及最终解决方案。从最初的履带式、跳跃式方案的权衡,到最终确定八轮设计,以及第九个测距轮的巧妙运用,体现了苏联工程师在面对技术瓶颈时的智慧。
  • 最终采用八轮设计,并增加一个测距轮
  • 车体设计成封闭式罐体,内部维持大气压
  • 轮子不带转向机构,转向靠两边轮子差速实现

Shownotes Transcript

月球上太阳出来了,那么月球车就可以开始到处溜达,月球上的黑夜,月球车就必须趴窝休息了。只要是月球车在行走,地面上就必须随时有两个人来操控这个月球车。一个负责开车,一个负责对着天线。正因为地球和月亮之间的距离太远,无线电通信有延迟,所以他们不可能像打游戏那样那么爽。他们每走一步都是小心翼翼的,必须谋划很久。天线稍微一歪就丢信号。这可不得慎重嘛。这事儿实际上是个体力活。一点都不轻松。 月球上一个白天,相当于地球上半个月。为了不浪费宝贵的阳光,地面操控人员必须三班倒的监控月球车的行动。本来拉沃契金设计局预计这家伙能在月球上工作3个月,实际上工作了10个多月。算是远远超额完成任务了。月球车1号走的最远的一天是走了2公里。而且还经历了一次日食,地球恰好挡住了太阳,月球表面的温度从130度在三个小时之内就降到了-100度。好在月球车1号自己带了放射性热源,所以这家伙不会被冻死……

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