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月球车到底应该是金属轮还是橡胶轮?
车,是人类发明的一种有圆形车轮、可在陆地上移动,并可以帮助人类快速移动超过自身重量的物体、减轻人工负载的运输与交通工具。这种圆形车轮在经历了木制车轮、金属车轮之后,出现了草木实心轮、布皮实心轮、实心橡胶轮、空心橡胶轮以及双层橡胶车轮的历史。
空心(加气)车轮的出现,完全是为了车载物体(包括人类或其它生命)的舒适和减振。因为空气的减振能力远远超过草木、布皮以及实心橡胶。然而,在人类探测太阳系其它星球时,因为其它星球没有类似地球的大气,或者说气压不一致的问题(或大或小,加压调压是个麻烦),空心(加气)车轮就显得排不上用场,所以,不加气的车轮应该是首选。
地球:标准大气压1.013×10^5 Pa(帕),760毫米汞柱;
月球:大气压10 - 12 毫米汞柱,1.3×10-10 kPa(千帕);
火星:大气压700 – 900 Pa(只有地球的千分之七);
金星:大气压约为地球的90倍(相当于地球900米深海中的压力)。
先看看中国的月球车“玉兔”,金属的空心轮子。
再来看看前苏联的月球车(1971年11月),金属的空心轮子。
还有美国最近几年的火星车“勇气号(Spirit)”、“机遇号(Opportunity)”、“好奇号(Curiosity)”,也是金属的空心轮子。
这些都比较好理解。然而,最近有网友看到美国1971年7月31日阿波罗15号乘员使用的月球车,居然是橡胶轮!!!于是萌发奇想:美国登月会不会造假?
最后看看2008年美国宇航局设计的“电力月球车”,也是橡胶轮!
笔者推测:这种橡胶轮应该是新一代的实心橡胶轮,而且很可能不是一般的橡胶,而是某种合成材料,不需要加气就可以减振的材料。
看来,选择什么材料的轮子,除了需要了解陆地的强度和大气压力之外,与车本身的用途关系很大。早期的探测,只是负载较为轻小的仪器,动力小,选择金属空心轮子,而后期的载人考察,动力大,应该选用减振能力较强的实心橡胶轮。