月球車1號

月球上沒有空氣，表面的重力只有地球的 1/6,寧航員必須穿好笨重密封的宇宙服。因此 儘管他們都經受過反覆的專門訓練和實習，但 走路邁步仍然都覺得難，總是搖搖晃晃像個醉鬼。為了進行月面研究，擴大宇航員的活動 範圍,“阿波羅14號”的宇航員帶了一輛小手推車到月球上，供他們收集月岩樣品時使用。 1971年7月底，“阿波羅15號”的飛行員又帶去 了一輛精緻的電瓶車——“月球漫遊者"，它長約3米,4個金屬輪子都有單獨的馬達驅動，十 分靈便，它的速度最快時可達18千米/小時。 ^[2] 

不過，月球上的第一輛車並不是人帶上去 的，而是前蘇聯無人飛船“月球17號”（1970年 11月10 日發射）送上去的。這輛“月球車1號” 形狀甚為古怪，前後共有8個輪子，能夠在地球 上的人的遙控指揮下，自動在月球上行駛，做試 驗，收集岩石.甚至可爬上30度的陡坡。 ^[2] 

1970年1月17日,蘇聯發射月球17號探測器把世界上第一台無人駕駛的月球車——月球車1號送上月球,這也是航天史上第一輛月球車。月球17號探測器在月面雨海地區軟着陸。隨後月球車1號順着探測器伸出的舷梯下滑到月面,進行了10個半月的科學考察,直到攜帶的核能耗盡後於1971年10月4日停止工作。月球車1號上裝有遙測系統、電視攝像系統等,它仔細考察了約8萬平方米的月面,拍攝了2萬多張電視照片,在行車線的5百多個點上對月球土壤的物理力學特性進行了研究,對25個點上的土壤進行了化學分析,對月球表面的輻射特性進行了長期考察。 ^[3] 

月球車1號看起來像個大浴盆,上面有一個外凸的大蓋子,下面有八個獨立驅動的車輪。配有一個錐形天線,一個螺旋狀天線,四個電視攝像頭,還有專門的可伸縮的通過沖擊月壤而進行探測其密度和機械性質的實驗裝置,一架X射線分光儀,一架X射線望遠鏡,一架宇宙射線探測儀,還有一套激光測距裝置。車子由在蓋子下表面鑲嵌的太陽能電池板提供動力。最大行程達10540米。 ^[3] 

這輛月球車的外形像個圓桶，上面有一個凸起的蓋子，車下面是8個輪子，每個輪子也都是獨立控制。車上的裝備包括一架錐形天線、一個高精度定向的螺旋天線、四台電視攝像機，以及一些用來測量月壤密度和物理、化學特徵的設備。在凸起的蓋子下面是太陽能電池。天線負責將月面上的狀況傳送給莫斯科一個五人小組，由他們遠程操控月球車的下一步行動。 ^[4] 

月球車1號長2.2米，寬1.6米，重756公斤，由輪式底盤和儀器艙組成，用太陽能電池板和備電池聯合供電，這就是“月球車1號”，它有八個輪子，直徑是51釐米，通過電動機驅動和使用電磁繼電器制動。儀器艙內除了安置遙測系統和電視攝像系統以外，還裝有一枚同位素熱源，這樣可以使之保持温度。 ^[4] 

月球車1號一共運行了10個月（只能在月亮上的白天進行工作），一直到1978年10月4日才宣告終止。它一共行進了10公里，傳回兩萬多幅電視圖片和超過200幅全景照片。

1973年1月8日蘇聯發射月球21號，把月球車2號送上月面考察取得更多成果。最後一個月球24號探測器於1976年8月9日發射，8月18日在月面危海軟着陸，鑽採並帶回170克月岩樣品。至此，前蘇聯對月球的無人探測宣告完成，人們對月球的認識更加豐富和完整了。 ^[4] 

1970年11月17日，航天史上月球車1號自主巡視探測器首次飛往月球。它從“月球17號”空間站的着陸艙降落到虹灣南面的雨海西部，座標為西經35°、北緯38.17°。此次探測使人類獲得了具有獨特價值的信息，這些信息將會成為月球表面建築施工機器設計的基礎。巡視探測器詳細地勘查了8萬m²區域內的月壤和月貌。月球車對500多個月球車軌跡點處的月壤表層物理力學特性進行了研究，還對20個軌跡點處的月壤化學組成進行了分析。月球車的技術資料和運動參數如右圖1所示。 ^[5] 

月球車1號行駛途中經過平原，發現了大量的撞擊坑、lcm到5cm～10cm的月牙坑以及直徑達幾釐米的岩石碎屑，在石塊表面還發現了含有微強度物質的黏結團塊。在月球表面全景照片中，有大量凹坑和坑狀溝，直徑從150m-200m到500m、高度為3m-6m，同時存在大量的直徑為5m～30m的凹坑和3m大小的石塊。 ^[5] 

針入度測定實驗表明，月球車運動路線上的月壤成分與“月球”16號探測器着陸處的洛格里特巖沒有差別，其粒度低於lmm，是弱連接的鬆散粉狀砂質材料。途中經過的洛格里特層的厚度是不固定的，與其周圍的月貌有關。根據大致估計，在斜坡下平地處厚度可達1m～5m；而在山頂和斜坡處，減少到幾釐米。在月球車1號測量地點，月壤疏鬆層的厚度不低於6cm。最表面的1cm-2cm(細粒)層更加疏鬆，承載力為2kPa-3kPa。

為了確定月壤化學成分，使用了相對簡單但十分有效的方法——同位素X射線熒光分析法。該方法的工作原理是：特種同位素源(放射性同位素)輻射月球車輪前的月壤，電離月壤組成元素的原子，結果產生了迴應的X射線，其能量與某種化學元素嚴格吻合；帶有濾波器的傳感器收到迴應射線，統計出迴應量子並確定能量；計數器讀數以遙測信號形式傳送到地球。由於任何化學元素都放射其自身固有的X光譜，因此可確定月球車運動途中月壤的元素成分。月球車1號運動途中的月壤化學成分測定結果(百分比)如圖2所示。 ^[5] 

月球車1號還使用其他方法測定月球表面的物理力學特性，例如，通過分析月球車直線運動中的輪子深度和月壤形變特性，並同轉彎時的這些指標進行比較，可以確定月岩表層構造和強度特性。對比針入度測定儀的數據結果，蘇聯學者很詳盡地判斷出10540m長的路線上的月壤特性。

行駛過程中，月壤被月球車輪壓固，同時向側面凸起。這時月壤發生斷裂，並伴隨產生裂痕、缺口、團塊和未崩陷的扭曲薄壁，這是細粒黏結月壤的典型特徵。

承載力的測定表明，月球車運動路線上的月壤力學特性很不均勻。測量地點的承載力在20kPa～lOOkPa之間波動，某些凹坑坑唇的承載力明顯低於凹坑水平區域和斜面的承載力。多次重複承載力測定實驗，並進行數據統計處理，根據這些數據可以建立一段路線上月壤承載力數值的統計分佈曲線和直方圖(如圖3.49)。由圖3.49可知，月壤的承載力分佈極不均勻。在最大分佈頻率0.46處，相應承載力的值為34kPa。根據輪子壓人深度和月球車通過後表面產生的形變，計算得到表面月壤承載力，其值很小，達2kPa-3kPa。在80mm-100mm厚度的月壤層移動進行的測定表明，該區域月壤具有極高的力學特性，承載力達100kPa。 ^[5] 

月球車1號運動路線上，月球岩石成分的物理力學特性的研究結果如圖4。

“月球車1號”的成功，讓美國人深受鼓舞，於是，在他們的月球探測中，也出現了月球車。1971年7月26日，“阿波羅”15號飛船把美國第一輛月球車送上了月球，與“月球車1號”不同的是，這是一款有人駕駛型月球車。名字叫做“巡行者1號”，這個月球車長3米，寬1.8米，重209公斤。它是一個雙座四輪的自動行走裝置，以電池為動力，最高時速可達16公里。宇航員坐在裏面駕駛着它在月球表面巡遊，在27.9公里的旅程中，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，並把激動人心的彩色圖像傳回地面。隨後，美國又有多輛月球車登陸月球。 ^[6]