帶你去月球游車河——說一說阿波羅載人月球車（下）
導語
都知道美國是車輪上的國家，「沒有汽車的出現，就不會有現代的美國。」汽車當仁不讓地成為了美利堅民族文化的承載者。轉眼間到了阿波羅登月時代，
登月車理所當然嵌入了該計劃
……
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本文作者：
超級Loveovergold
，
已經為其開啟獨立讚賞賬戶。（四）摺疊、摺疊、再摺疊
阿波羅J款登月艙的儀器分艙體積不大，怎麼能夠容納下LRV呢？靠的是LRV的超級變變變。首先是放倒座椅，然後將前車身摺疊，兩個前輪八字對摺，最後是將後車身摺疊，兩個後輪八字對摺。
圖20.摺疊之後的月球漫遊車，高度緊湊
圖21.摺疊後的月球漫遊車，非常契合三稜鏡形狀的儀器艙
至於釋放，當登月艙在月球著陸後，宇航員蹦蹦跳跳的下扶梯時拉動釋放總開關，然後使用拉繩、滑輪將月球重量僅為「30千克」的車輛放下，在彈簧驅使下後輪自動打開，翻下後摺疊車身，再拉出前車身翻下輪胎並鎖定前摺疊車身，抬起座椅和腳踏板，大功告成！
圖22.在月球卸下車輛並展開摺疊部分並鎖定
（五）中控台的人體工學設計和前衛的行車記錄儀
為了滿足摺疊的需要，波音一開始用槍式直把手柄用來替代碩大的方向盤，全電傳摒棄了複雜的傳動機構，可以控制四個驅動電機、兩個轉向電機和制動器：推桿前進，拉杆制動（切斷驅動電機電源並同時啟動機械制動器），左右擺動轉向，倒檔要激活手柄上的反向開關；完全拉回手柄就是手剎。
可以說，波音的側桿駕駛和全電傳技術，比空中客車在A320啟用的駕駛側桿早了有17年（捂臉笑）
。
不過這也要結合人體工學設計。阿波羅15-17任務的太空服被重新設計，腰部可以彎曲，讓宇航員可以坐在月球車上，也可以彎腰跪下細緻採集月球樣本。不過宇航服終究是笨重，槍式直把手柄需要用手腕的運動實現控制，但其實加壓、厚重的宇航服讓宇航員需要很大的腕力實現加速和制動所需的細微動作，宇航員約翰?楊（John Young）和查理?杜克（Charlie Duke）在測試中抱怨手腕很累，只能堅持兩三分鐘。
波音迅速更改了設計，趕在交付第一輛月球車幾個前進行了設計變更，寬大的T型手柄適合帶上手套的宇航員用手臂操控。
圖23.注意手柄上激活倒檔的反向開關
中控台被刷成亞光黑色，防止陽光反射影響駕駛。在50年前設計的中控台，基本和現在的豪華汽車可以媲美，因為除了必須的速度、行駛距離、續航電能等常規顯示之外，
波音公司設計了一套含陀螺儀和行駛距離存儲計算功能的導航系統，顯示和登月艙的距離和方向
;在中控台頂部，還有一個類似日晷的裝置，可以根據太陽的方位角，人工判定月球的參考方向，確保導航儀的準確性，防止宇航員在月球走失。
圖24.在西雅圖飛行博物館的月球車模型，中控台亞光設計
月球漫遊車還配備了一台電視攝像機、一台機載16mm遙控相機，拍攝畫面直達休斯頓，前衛的行車記錄儀設計！信號是通過高低增益的2個天線回傳月球軌道上的CSM艙和地球進行通信。
（六）必須要有的熱控
月球上的溫差極大，月球的拂曉，溫度只有-260華氏（-112.2°C），到了正午達到250華氏（121.1°C）。因此熱控分系統（Thermal Control Subsystem，TCS)）必不可少，讓月球車的各個部件從地球出發直至在月球工作階段，溫度保持在一定範圍內。
圖25.月球的一個上午，時長177小時，卻是冰火兩重天
熱控設計方案結合了兩個設計，其一是採用被動熱控技術，包括多層絕熱和低導熱率、高輻射組件選型，多層絕熱採用了十五層敷鋁薄膜，中間有滌綸間隔層。其二，銀鋅電池、驅動控制電器 (DCE) 、信號處理單元（SPU）、定向陀螺儀單元（DGU）是發熱量大戶，在阿波羅時代「熱管」技術並不成熟，採用封閉式的氨水熱管設計雖然全自動，不需要與宇航員手工操作，但由於超重被否決。
替代方案是採用柔性熱帶將電器產生的熱轉移到可融性蠟進行儲熱，這些蠟總重量達到12.6千克，其中7.7千克蠟在DCE，4.9千克在SPU。蠟熔化時將電子設備DCE和SPU保持在恆定溫度，當停車歇息時，打開防塵罩，融化的蠟通過頂部的空間輻射散熱器進行放熱，蠟固化以重複使用。
當電池溫度達到安全的45華氏度，雙金屬彈簧自動關閉防塵罩。
圖26.防塵罩打開，輻射散熱器進行散熱，蠟重新凝結。邊上的宇航員在清理惱人的月塵
四、交付、驗證測試和在月球飛馳
（一）阿波羅計劃少有的提前交付項目
漢密爾頓公司花了60個月交付第一套宇航服，北美羅克韋爾公司花了66個月交付登月服務艙，格魯曼公司花了52個月交付登月艙，大量技術挑戰面前，研製進度普遍逾期，差一點讓肯尼迪的夙願落空。
從1969年10月中標開始，留給波音僅有了17個月，然而得益於前期大量的預研工作，以及阿波羅項目最大的項目管理成果——航天系統工程管理，在1971年3月15日交付了第一輛月球漫遊車用於阿波羅15號任務。
但很多科研人員每天工作16～17小時，為止犧牲了很多，包括健康、生活、家庭甚至婚姻……
1971年4月6日，波音向馬歇爾航天飛行中心提交了月球漫遊車設計認證審查報告，彙報最終實現情況：
1、略有超重：要求重量為400磅（181.9千克）， 實際重量為493.81磅（223.9千克）。目標有效載荷能力超過440公斤; LRV的實際有效載荷能力達到了482千克，可實現78小時的任務能力。
2、行駛能力基本達標：所需的最高時速為16公里，實際時速為14公里；期望的範圍是120公里，實際為92公里。它達到或超過了坡度、穩定性、跨越裂縫和障礙要求，可跨越30.5厘米高的障礙物，71厘米的裂縫，它可以上下25°的斜坡，甚至停在35°的斜坡上。
3、提前交付：要求1971年4月1日交付，實際於1971年3月15日，
提前了兩周。這和其他累犯拖延證項目可以說是一個奇蹟。
波音公司還專門提供了宇航員在地面訓練的月球車，重量為431千克，由於地面重力加速度和月球的差異，驅動車輪的電機單台達到1馬力，用充氣橡膠輪胎，電池壽命為1小時。宇航員穿著厚重的宇航服進行駕駛訓練，非常艱辛。
圖27.阿波羅16號宇航員約翰楊和查爾斯杜克試乘試駕了月球車
圖28.馬歇爾太空飛行中心建立了月球蟲蟲車（Moonbuggy）測試基地
鋼絲胎和豪華雙叉臂式四輪獨立懸架是否真的有效？為了進一步模擬車輛懸掛系統在月球的表現，1971年5月在空軍的KC-135A飛機上進行了1/ 6-G的測試，機組人員進行拋物線飛行，逼真模擬月球重力，研究車輪和懸架的幾何形變，以及車輪與月壤模擬物的互動結果，一共進行了65次測試。整個驗證的結果非常令人滿意！
圖29. KC-135A飛機用於模擬月球重力，被起名為VOMIT COMET，嘔吐彗星號，可以想像測試的強度，想像胃部翻江倒海
（二）昂貴的打車費用
波音一共造了四輛月球車，分別用於Apollos 15,16和17，最後一輛由於任務取消並用於拆機提供備件。其他還有7輛測試用車，一輛用於人體工學設計，一輛用於子系統設計和集成，兩輛1/6重力模型，用於地面駕駛模擬、與登月艙合練的模型、振動測試用車各一輛。由於按期交付，同時月球漫遊車在月球上完成了所有功能，沒有出現重大異常情況，除了阿波羅15號前輪轉向系統失靈這個故障。
圖30.阿波羅17號的月球車後輪擋泥板破裂，宇航員臨時進行了簡單修補，算是小瑕疵
波音公司最終結款3800萬美元，大概為現在的2億美元，相當於現在最貴型號勞斯萊斯汽車的95倍。
換個角度，三輛月球漫遊車一共跑了90.4公里，按照現在的美元幣值，每公里成本大約要220萬美元！可以說是最貴的計程車！
阿波羅16號，約翰?楊（John Young）開出了11公里/小時的最快記錄
月球漫遊車極大的拓展了宇航員的活動範圍，最遠跑到了距離登月車7.6公里遠的地方，帶回更多的月岩和土壤標本，加深了對月球演化的理解，這可不是用金錢能夠衡量。
圖31.阿波羅15號，詹姆斯 B?歐文成為第一位在月球開車的地球人，兩位宇航員一共收集了170磅的月樣
圖32. 阿波羅15號帶回的有名的創世紀岩石（Genesis Rock），分析表明它是一種斜長岩，距今4.1±1億年
另外阿波羅16～17號月球漫遊車上的攝像機，也拍攝到了珍貴的登月艙上升級離開月球畫面。下圖為阿波羅17號兩名宇航員離開月球的剎那，這是阿波羅計劃的最後一章！
在這個期待已久的鏡頭之後，到目前再無世人造訪廣寒宮！
圖33.阿波羅17號兩名宇航員離開月球的剎那
當時月面起飛的錄像，非常珍貴的一段視頻
五、起了個大早，趕了個晚集——與第一輛月球車稱號失之交臂
冥冥中，老天要平衡一下順風順水的阿波羅計劃，人類第一輛月球車的桂冠其實是被登月競賽中磕磕碰碰的蘇聯摘得。
1969年2月和7月在兩次N1火箭失敗之後，蘇聯在載人登月競賽中落敗。但在1970年11月10日，蘇聯用質子K火箭-Block D上面級發射「月球」-17號探測器（詳見【原創重發】陷入中年危機的俄羅斯上面級火箭（中）——在航天質量日看幾起令人匪夷所思的事故），7天後把第一輛自動月球車「月行者」-1 號，lunokhod 1送到月球考察，成為了人類歷史上第一輛月球車。
而1971年7月31日，阿波羅15號宇航員大衛 R?斯科特（David R. Scott）和詹姆斯 B?歐文（James B. Irwin），首次駕駛的月球漫遊車，只能算是第一輛有人駕駛月球車。
圖34：著陸器有兩個斜坡，月行者-1號從斜坡行駛到月球表面
圖35：月行者月球車探測器前後兩個「眼睛」，造型萌！
月行者-1號大概昌河牌小麵包車大小，長2.2米，寬1.6米，質量756千克。車分上下兩部分：上部分是儀器艙，下部分是自動行走底盤。儀器艙是由鎂合金製成的密封艙，它保證儀器儀錶在月球上工作時不受外部環境影響，艙內裝有無線電遙測設備、供電系統、溫控系統等，還載有4台全景攝像機。自動行走底盤下裝有8個車輪，每個輪轂都安裝了一台電動馬達。
圖36：藝術家描繪的月行者1號在月球上「飛奔」畫面，時速為1~2公里
月行者1號在月亮白天充電運行；晚上冬眠，
由放射性同位素釙210衰變產生的熱量進行保溫
，保證儀器不因低溫而損壞。月球車設計壽命為3個月，實際工作11個月，行程10540米，拍攝了兩萬多張月面照片。1973年接著又發射了月行者2號，老二成為了長跑冠軍，在地外奔跑了42公里，這個記錄直到2014年才被美國機遇號火星探測器趕上。
結束語
當您再次凝視著月球時，想像一下三個美國月球漫遊車、兩個蘇聯月行者月球車、以及中國月球車玉兔，這些月球車被運往外太空，進行無畏的探索，請不要忘記在這些航天項目背後，為之付出青春年華、家庭幸福的航天工作者！
（還有我，你們不能，也註定不會忘記我，我剛剛結結實實的，把一輛汽車，真的小汽車（電動），還有一個塑料人老兄，用重型獵鷹送到地球-火星軌道，人類太空探測歷史上，一定會有我的獨立章節，你們不能忘記我…….）
感謝毛新願博士和林惠在本文編寫中給予的支持！
我，一個孤獨的行者（ 新浪微博ID:超超級Loveovergold），原創不易！轉載請註明出處！
（全文完
）
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