经常关注探月工程和火星探测的朋友应该都知道,祝融号火星车比玉兔号和玉兔二号月球车平均移动速度快了十倍以上。另外,美国的毅力号火星车似乎比祝融号的速度还要快,那是不是说明玉兔号的技术最差,毅力号的技术最强呢?恐怕不能这么简单得出结论。我们看看其他星球车都是什么速度,是什么影响了星球车的速度。我是东城观星,欢迎新老朋友持续关注。
一、平均速度大比拼
我们知道的行走最慢的星球车恐怕就是中国的玉兔二号月球车和它的前辈玉兔号月球车了。玉兔号月球车虽然工作了972天,但因为故障一共只移动了20米左右的距离。玉兔二号没有相似的故障,登上月球950天左右走了708米,平均每天移动不到一米,可谓比蜗牛还要慢啊。而祝融号火星车,用了82天的时间移动了806米,短时间超过了玉兔二号的移动距离,平均每天移动十米左右。
中国这几个车似乎都不怎么快,苏联的月球车1号实际工作了10个月,移动10540米,平均每天35米。美国的机遇号火星车用了15年的时间移动了大概45公里,平均每天8、9米,接近祝融号,但它15年里遇到了很多次故障和事故,除去故障时间,平均速度还会更高一些。根据报道,好奇号8年移动了23公里,平均速度跟机遇号差不多。毅力号第一个一百天移动了650米,平均速度是6.5米每天,也不算快。比较快的还是苏联的月球车2号,四个月走了36公里,平均每天移动300米。
这个几个车比较下来,似乎只有玉兔二号是最慢的,但也有点蜗牛和乌龟比速度的感觉。其实,要按设计速度来说,排名并不一样。
二、实际速度比拼
美国机遇号和勇气号时速为180米每小时,毅力号的速度是160米每小时,好奇号比毅力号慢一些。月球车1号和2号的设计速度最快是2千米每小时,实际运行速度大概是140米每小时。祝融号设计速度据说是40米每小时,要按平均移动速度来说,祝融号排名还是比较靠前的,但要按设计时速,它恐怕得倒着数了。玉兔二号的设计时速是200米每小时,比祝融号和美国的火星车都要快一些,并不是最慢的,只是走起路来不着急而已。
要说真正速度快的星球车,应该是美国阿波罗计划发射的载人月球车LRV,速度达到每小时14千米,虽然赶不上地球上的汽车,甚至比电动自行车还要慢一些,但这个已经是地球以外最快的车了,比那些自动星球车要快百倍。
看到这里,大家可以整理一个星球车速度排行了,谁整理好了别忘了发到评论区啊。
三、速度快就是技术先进吗?影响速度的因素有哪些
单就拿美国的星球车对比,也可以发现并不是速度越快,技术越先进。速度的快慢跟很多因素有关,技术先进与否的影响反而不大。
1.车子快不快,关键看有没有足够的电
先从车子本身的性能来说。因为所有的星球车都是电动车,使用电动机来驱动,电动机的技术应该是越来越高了,现在的电动机肯定要比五十年前的电动机先进。为什么后来的星球车速度反而不如早期的星球车速度快呢?其实电动车的设计速度主要跟功率有关,而电动车的功率跟电源功率关系很大。比如,有一次苏联的月球车一号被困住了,为了脱困,必须加快马达的速度,但用力过猛了,把电池电量耗光了,只好停下来充满电再安排脱困,也就是说只要电池给力,月球车的速度还有潜力可挖。
早期美国和苏联的月球车,都是个头很大的大家伙,电源功率都比较高,车子开起来自然也就会比较快。这主要是因为美苏争霸的那个年代,两国的火箭运力都比较大,送到月球上的车,块头也就比较大。比如苏联的月球车,长度达到了2.2米,重量756kg,车子大,太阳能电池板大,蓄电池也大,自然能够提供较大的电功率,让车子的速度比较快。相对来说,玉兔号和祝融号就小多了,尤其是祝融号,不仅体型小,太阳能电池的功率也比月球上小了很多,移动速度自然不能很快。特别提一句,据说中国规划的载人版月球车,设计时速将达到20公里每小时,那是个堪比飞船的大家伙,也是高档月球房车,比美国的敞篷车厉害多了,我们小期待一下吧。
此外,电动机的功率还受其他载荷功率的影响。在电源功率固定的情况下,其他载荷是否在工作以及工作功率的大小,都会影响电动机的功率,从而影响车子的速度。最新的这几款星球车包括玉兔号和祝融号,各种载荷占据总功率的比例都是很高的,只要多数载荷都开始工作,车子要么就停止移动,要么就缓慢移动,把电力省出来给其他载荷使用。比如毅力号火星车,虽然使用了大功率核电池,但是由于自身载荷比较多用电量大,车子自身也比较重,所以设计时速并不高。倒是美国的载人月球车,除了载人以外,几乎没有其他任务,所以可以专心地移动,速度自然比较快,当然,如果太慢了,就没有意义了,因为速度太慢还不如宇航员自己走路呢。
其实,除了车子自身的性能以外,影响平均移动速度的因素还与任务特点和环境特征有关。
2.大部分星球车不是观光车,是带着任务的机器人
从任务特点来说,除了美国的载人月球车以外,其他星球车都肩负着探测任务,携带很多仪器设备,为了完成探测任务,往往都是走走停停的,甚至停的时间比走的时间要长得多,平均下来速度就会很慢。比如美国的好奇号火星车,除了行走探测以外,还有打孔钻地的任务。虽然平均速度不算快,但它也曾经创下一天移动一百多米的记录,也就是说它并不是因为速度慢,而是多数时候研究任务比较多造成了平均速度慢。毅力号火星车也有挖土采样的任务,并不会忙着赶路。多数探测器都会寻找到感兴趣的特殊目标以后停下来多工作一段时间。祝融号火星车每移动100米或过一星期的时间,就会选择一个目标地点做专门探测。
比较特殊的要数中国的玉兔二号月球车了,设计速度是200米每小时,实际速度恐怕连十米每小时都到不了。因为这是一只勤劳好学的兔子,每一步都在做细致研究,一边探测一边给地球报告,速度自然快不了。有人问,那这只兔子就不能快走两步,多找几个更有特点的地点进行探测吗?其实兔子每走一步都会有一个新发现,因为它携带着一台测月雷达,用来探测月球下面看不到的地层特征,从而给月球的土壤画分层地图,这要是走快了错过某个位点,画出来的图就不连贯了。土壤下面的事情,可不像外面一样通过相机能看好远,下面的结构只能通过雷达一点一点收集数据。再加上时不时还要停下来做其他项目的研究,所以这只兔子虽然很慢,却也很忙,这几年获得的探测数据绝不比其他探测器少。
玉兔二号之所以慢,还有一个细节是航天专家介绍的。这只兔子还是一只听话的兔子,每走一步都要听从地球上管理人员的安排,绝不越权操作。因为月球距离地球很近,发射信号1秒多一点就能到达地球,地球控制中心几乎可以实时掌握兔子的动态,也就可以随时指挥兔子的走向。但是这样的操控方式,让这只兔子很难做到放开腿脚跑起来。相对来说,祝融号的自由度要高许多,因为祝融号跟地球汇报一次少则几分钟,多则二十多分钟甚至更长,要是跟玉兔一样随时听指挥,祝融号就太难了。所以地球上的指挥人员只在大方向上对祝融号进行指挥,具体行走的过程中,祝融号靠自己的大脑思考规划路线避开障碍,行走速度也比兔子快了很多。美国的火星车也跟祝融号一样,大部分时间是自主规划路线的。
此外,祝融号移动速度快,还跟它的搭档有关,环绕器不能一直专心帮祝融号做信号中转站,目前已经离开中转轨道返回自己的工作轨道了,以后帮祝融号传递的信息更少了。所以祝融号必须在90天内尽可能多地研究几个重点目标,多获得一些数据。环绕器离开以后,祝融号即使还能进行研究,数据也不能及时反馈给地球了,肯定要放慢工作效率,即使正常移动速度不变慢,平均移动速度也会降低下来的。
3.环境也决定着车子的速度
再说说环境的影响。地球上的车速度很快,主要是因为有平坦的马路,如果在没有马路的荒野上开车,大多数汽车都是开不快的。不管是月球还是火星,都是没有马路的,星球车移动的过程中做不到马力全开,必须时刻注意避障,而且车子越小障碍物也就越多,行动也就越不方便。相对来说玉兔号和祝融号都是比较小的车子,车轮也比较小,移动的过程中要比别的车更小心才行。
相反苏联的月球车个头大车轮也大,移动起来顾虑就会小很多,胆子比较大,速度自然就快。但胆子大,也更容易吃亏。月球车一号多次陷入困境,有一次差点就出不来了,能活到最后实属不易。月球车二号则在四个月的时候干脆就被困住再也出不来了,早早结束了探测生涯。美国的月球车也没少陷入困境,但是由于是载人的,车子走不动了还有人的帮助,所以有惊无险。
月球上的车子平均速度慢还跟光照有关。月球上每28天才有一个昼夜,一半的时间没有光照,靠太阳能工作的车子只能停止移动进行休眠。另外,白天的温度太高,尤其是正午的时候对车子的健康也是一种考验,玉兔二号每个白天还要进行很长时间的午休。算下来每28天只有大概7天的时间可以工作,四分之三的时间都在休眠。而在火星上不需要午休,每天有接近一半的时间可以工作。不工作的时间越长,平均下来移动的速度自然也就越慢。
最后再补充一点个人的猜想,月球上的玉兔号兄弟移动速度慢,很可能还跟月尘有一定的关系。月球上的引力非常小,只有地球的六分之一,而且没有大气。这样的环境下,如果月球车移动速度太快的话很容易产生扬尘,而且一旦产生扬尘,很难沉降下来,也没有风把它们吹散。这些扬尘不仅容易直接遮挡太阳光,而且沉降下来时也会盖到月球车表面。盖到月球车表面的月球尘土会降低太阳能电池的发电效率,也会影响月球车散热,从而影响月球车的寿命。此外,月球的尘土本身是带静电而且带棱角的,跟地球和火星的土壤都不一样,很容易给月球车带来意想不到的伤害。所以月球车开慢点对于延长寿命是有帮助的。
而火星上,引力大,还有风,尘土被车轮扬来的少,沉下来的快,而且盖在电池板上的尘土也比较容易被风吹掉,相对来说对扬尘的顾虑要小一些。美国的核动力火星车顾虑就更小了,即使有沙尘暴也可以照工作不误。但运动速度也不太快,目前还没有报道火星上有移动速度超过200米每小时的车。
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