科技史上的今天 | 1971·7·31人类首次驾驶月球车在月面行驶

月球车是一种能够行驶在月球表面，并完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务的专用车辆，也称为“月面巡视探测器”。1971年7月31日，美国“阿波罗15号”航天员大卫·斯科特和詹姆斯·艾尔文驾驶着四轮月球车--“邀游1号”完成了人类首次月球驾驶。

◆首辆可驾驶的月球车--“邀游1号”

月球表面崎岖不平，航天员穿着笨重的航天服本身行动不便，而且大多数科研工作是在月面进行地质勘探，需要携带铲子、镐头等工具，从不同地点采集月球岩石和土壤样本并带回登月舱。如果在月球有车代步，将极大地方便航天员在月球的探索。因此在登月中，月球车的设计对于月球地质勘探极具价值。

“邀游1号”重达224公斤，电池选用了银锌电池，电用光了就扔在月球上，不需要考虑充电。车轮为了减震，采用了钢丝编织的轮胎，用钛合金做成了防滑条。月球车的中控台也非常现代化，因为在月球上磁罗盘无法使用，所以仪表盘上还有一个根据太阳方位来计算方向的装置，这就是月球车最简单的一个导航装置了。

在没有空气的环境里，热控变成了一个难题。有阳光照射的这一面往往会急剧升温，背光面往往会温度非常低，热胀冷缩不均匀会造成结构变形。为了保持月球车的冷热平衡，热管可以说是一种不折不扣的航天科技。热管的工作原理很简单，当受热端开始受热的时候，内管壁周围的液体就会瞬间汽化并产生蒸汽，此时这部分的压力就会变大，蒸汽流在压力的牵引下向冷凝端流动。蒸汽流到达冷凝端后冷凝成液体，同时也放出大量的热量，最后借助毛细力回到蒸发受热端完成一次循环。1971年7月31日，“阿波罗15”号航天员大卫·斯科特和詹姆斯·艾尔文驾驶着“邀游1号”进行了人类首次月球车行驶，他们驾驶着这辆月球车在崎岖不平的月球表面上，越过陨石坑和砾石行驶了数公里。两名航天员在月球表面停留了三天，在登月舱外的时间总长约为十八个半小时，共收集了约77千克的月球岩石标本返回地球。

◆世界第一辆月球车--“月球车1号”

月球车的历史由来已久，早在1970年，苏联的无人月球车“月球车1号”就随着“月球17号”探测器造访了月球，成为最早在月球上着陆的月球车。

1964年，苏联政府同意实施载人登月计划。为了确定之后的载人登月舱的月面着陆点，技术人员们设计出了世界上第一辆月球车--“月球车1号”。

在设计月球车时，技术人员考虑过履带式、轮式甚至跳跃式等行走方案。经过比较，技术人员决定使用轮式，他们分别提出了四轮、六轮、八轮等不同方案。最终，“月球车1号”拥有9个车轮，但是不用担心，它们并不都是用来行走的。

“月球车1号”的底盘上有8个电驱动轮子，直径51厘米，它们相互独立，每个轮组都可以分别控制。一旦有轮子被绊住或是打滑，只要两侧各有一个轮子能正常工作，“月球车1号”就可以行走。此外，通过比较9个轮子的计数，还能测定出月壤特性。

此外，“月球车1号”的行驶速度是0.8千米～2千米/小时，它能够爬上20°的斜坡，还能走40°～45°的斜线，十分灵巧。尽管“月球车1号”行动灵活，但受到当时技术条件的限制，需要地面人员来远程遥控来行动。为此，“月球车1号”上安装了4台全景相机和2台摄像机，方便对月球车四周进行360°扫描和观察。

然而，由于摄像机每20秒向地面传回一幅画面，所以，地面上看到的“月球车1号”的画面有20秒的延迟。地面人员需要提前20秒预见月球车行进方向上的障碍物并躲避，否则就会使它走入陨石坑甚至撞上岩石。

在“月球车1号”仪器舱上有一个布满太阳能电池的大盖子，白天敞开，为蓄电池充电，夜晚关闭，为月球车起到保温的作用。为了抵御月夜的寒冷，月球车还会使用放射性同位素燃料来防寒取暖。

“月球车1号”在月面上共行走了10.54千米，考察了8万平方米的区域，测定了500多处月壤表层的物理力学特性，分析了25个地点的月壤化学参数，拍摄了2万多张月面照片和200多张全景照片。

◆中国首辆月球车--“玉兔号”

经过10年艰苦攻关，我国成功研制首个月球车--“玉兔号”，月球车重约140千克，呈长方形盒状，太阳翼收拢状态下长1.5米，宽1米，高1.1米，有6个轮子，周身金光闪闪。为了方便在月球上开展科学探测任务，“玉兔号”上配置了众多宝贝，比如全景相机、测月雷达、粒子激发X射线谱仪、红外光谱仪……专家这样形容它：肩插“太阳翼”，脚踩“风火轮”，身披“黄金甲”，腹中“秘器”多。

“玉兔号”月球车是中国第一个月球探测项目的一部分。它于2013年12月2日成功着陆月球表面，并开始了为期约3个月的科学探测工作。月球车的探测任务包括月面三维成像、物质成分分析、月壤厚度探测、月球环境探测等。这些任务对于了解月球的形成、演化、资源分布等方面具有重要意义。

“玉兔号”月球车采用了多项高科技手段，如激光测距、激光点火、激光通信等。这些技术的应用为月球探测提供了强大的支持。此外，月球车还搭载了多种科学仪器，如月球车表面探测仪、红外光谱仪、粒子探测仪等，能够对月球表面进行全方位的探测和分析。

“玉兔号”月球车的成功着陆和工作，标志着中国成为继美国、俄罗斯之后，第三个成功实现月球软着陆和月面探测的国家。这对于中国的航天事业来说，是一个重要的里程碑。同时，它也展示了中国在航天领域的实力和创新能力。

综合自科普中国、《中国日报》、央视网