前苏联月球车登陆后出现故障

　　李小萌：大家也知道其实前苏联、美国一些国家都也这个月球车登陆了，但是也曾经有一些月球车就牺牲在月球上了，咱们来看一个图片。这就是1973年叫做月球车二号吧，我想毛所长你比我更熟悉，您讲讲它当时悲壮的过程。

　　毛明：1973年前苏联有一个月球车，当时就在火星坑里面爬不出来，爬的过程中又因为月球上面的月壤比较松，就把它的电池板都给遮挡住了，最后就牺牲在那里。

　　李小萌：它等于就是登月之后没有工作太长时间就牺牲了。

　　毛明：大家平常也知道，2004年在美国的火星车也费了很长时间的劲，有一个障碍才突破，才出来。

　　李小萌：您今天带来的新式武器，能不能避免发生这样的情况？

　　毛明：能。可能大家也是觉得很奇怪，我们作为中国北方车辆研究所怎么来做这个月球车，航天人是把我们基于天机，把我们这样一些设备、卫星或者宇宙飞船送到太空上去，现在我们月球车是路机，是要在月球表面上要行走，怎么能够行走？应该说我们认为是车辆人的事儿，为什么这么讲呢？大家可能平常都能看到我们在陆地上要行走的话，有些情况下是走不动的，刚刚发生的雪灾，在冰面上好多车可能就走不动，大家也知道在一些沙面上可能也走不动，在月亮表面上，月球上面的月壤是一种什么样？我们要分析月壤的力学特性，你不分析的话是走不了的。这是一个要搞车辆的要解决的，这是一种。

　　李小萌：毛所长打断您一下，我知道好多事儿慢慢说，不着急一口气把这个说完，咱们听听小朋友，刚才马伏波跟俞鸿飞看完，这个车走完了，你们对这个车，刚才毛所长对你们的车有评价了，你们也给一个对这个车的评价。

　　马伏波：我们认为这个车比我们的车起码要好，因为第一点它旁边有这种防护的装备，不像我们那车，上去之后，可能会遭到一些破坏之类的。

　　李小萌：哪儿有防护装备，我怎么没看出来？

　　马伏波：旁边的壳起码可以防护一些。

　　李小萌：还有什么好处？

　　马伏波：还有它轮子大，肯定比我们那些小轮子，石头能跨得多。

　　李小萌：别的优势没了？

　　马伏波：别的就请俞鸿飞说。

　　俞鸿飞：还有就是它是能无线遥控的，可以在地球上对它进行遥控监测。

　　李小萌：不难为你们了，咱们让这边的大哥哥们说说，来自北京理工大学的同学们，你们刚才看了这个车之后，看了它的行走能力，比你们想象得怎么样？

　　观众：刚才我看到这个车翻越这个石头的时候，我觉得它的行走能力非常非常强，我觉得结构是非常非常复杂的，我比较感兴趣的是这个车轮上面这个钢的材料是什么做的？我觉得这个强度非常惊人。

　　李小萌：毛所长您回答一下刚才这位同学关心的材料问题，然后我们请苏波回答一下这个复杂结构怎么回事。

　　毛明：刚才这位同学问到材料，在太空环境里面氧不是一种分子状态，它是一种原子状态，它很容易腐蚀一些材料，温差很大，在这样里面润滑、密封，怎么个做法，强度很高，这个材料需要很轻，因为要把它送到38万公里的月球上面去，这都是航天人要解决的一些问题。我们做车辆的人是要解决怎么在月面上行走。

　　李小萌：明白了，今天我们主要解决是怎么在月面能够行动起来，无障碍地行走。既然刚才那位同学问到了轮子，这个轮子现在是一个传统的轮子的形状，但上面有一些齿露在外面，这个方案经过了几番之后才确定为今天这个样子的呢？

　　苏波：我们这个车轮，从开始月球车研究之初就开始研究这个车轮，应该说有几十个车轮，做出这个样品来做，今天拿过来三个典型的，给大家展示一下，这种就是世界上非常典型的月球车车轮，前苏联刚才主持人放的那个月球车一号、二号都是用这种车轮，在学术界用一种通俗的语言来描述就是沙网车轮。

　　李小萌：为什么要用沙网来做这个车轮？

　　苏波：第一点，它为了减轻整个的车的重量，用沙网可能比用整个金属的要轻一些。第二点，又想到如果用沙网的话，在月面上滚动，月壤陷到轮胎里面了，因为它是沙网的，可以漏出来，这是简单的基本原理。这是我们做的第二版车轮，它两个不进行对比，我们又要延续它以前的思想，上面也做了很多镂空的孔，如果沙子进来，也会漏出去，为什么要用金属的呢？我们发现现在如果用金属的车轮，轮胎的能力可能要比以前沙网的轮胎的能力，它的强度要强很多，它的重量又不会增加，为什么？因为我们现在有很多合金的材料，可能把它做得很薄，而且很精致，重量很轻，还要达到跟它同样的效果，我觉得这种方案是更好的一种方案。再往下走，就会有更加理想的一种方案，这是现在车上车轮的一个样本，但是它也不是最完善的，它只是我们想达到某一个功能而实现的，它简单地说从这个发展来说，它可能比前两个车轮考虑得更周到一些，现在所有的轮胎比较封闭了，它的强度就会更高。

　　李小萌：不需要让沙子能够快速漏过去吗？

　　苏波：对，我需要在内网设计一个斜面，有很微小的一个斜面，沙子滚进来以后在轮子滚动过程中会流出，我们解决这个问题了。这个问题解决了以后还有其它问题，比如说你现在我们叫抓地爪也可以叫履齿，它的分布会影响到车本身的行驶性能，这里面又有很多学问。

　　李小萌：这个比刚才第二个方案又窄了不少，这个又解决的是什么问题？宽的不是稳定性更高吗？

　　苏波：对，您说得非常对，非常专业。这个车轮，它们俩的宽度或者直径没有一个可对比性，这个车轮是我们根据整车的需要去选择它的宽度和它的厚度。

　　李小萌：可调的。

　　苏波：刚才小朋友介绍的，如果是四个车轮，就四点接地，轮胎的宽度或者直径会有所增加，如果用六个车轮会小一些，如果用八个车轮也可能会更小一些。

　　李小萌：那就是你们提供轮子的方案就是将来的月球车需要大概什么样的你们还可以根据那个需要来定它的宽窄大小。

　　苏波：我们把这个设计车轮的一些方法、依据来实现了，只要给我提出一个要求，我们能很快地把每个环节，相当于我设计一个系统，有若干个边界条件，就是这些条件来约束，最终得到结果是惟一的，只能选择这种方案，就可以实现未来的。

　　李小萌：毛所长，刚才苏波也说了，没有一个具体的更加细致的各个区域的土壤方案，你们在做试验的时候，能拿几种土壤的方案来进行一个初步的探测？

　　毛明：对，在月球上大家都知道是火山灰，它有很多不同的力学特性的一些月壤，我们就要来配，我们可以到五大连池去找回来一些火山灰，不同的火山灰把它配在一起，然后我们来测试它的力学特性，在不同的力学特性下再来研究，是一种什么样的驱动轮子在上面走效率最高。

　　李小萌：刚才您一边说一遍使劲瞟这三个杯子，我也跟着使劲看这三个杯子，看来这就是三种不同的土壤，它们的不同之处，除了颜色不一样，还能用什么方式让我们感受到它们的不同？

　　苏波：地球上的土壤到底跟月球土壤有多大的差别，我们用比较简单的方法。

　　李小萌：您这是要试了，能不能请我们的小朋友来试？

　　苏波：太好了。

　　李小萌：咱们让你们俩的同学好不好？站到这边。

　　苏波：这样我就一个个杯子做，我现在把这个杯子里的沙子松散化。然后你把这个钢球扔进去，放在杯口。

　　李小萌：陷进去一半。

　　苏波：大家看，松散了，陷下去一半。我们再做第二个杯子好吗？

　　李小萌：比刚才体积大了。

　　苏波：对。钢球已经没入中间了，而且没有任何痕迹了。我们做第三个杯子，很松散，我们再从上面看，各位可以看一下，它有一个很明显的痕迹，我们在很多以前前苏联和美国的登月的照片上可以看到，阿姆斯特朗的脚印就是这种状态。

　　李小萌：他们俩完成任务了吗？

　　苏波：好。

　　李小萌：完成任务了是吧？好玩吗？

　　同学：挺好玩的。

　　李小萌：那谢谢你们，坐回去好吗？可能大家离得远，我在这儿看得清楚一些，这个杯子是钢珠陷下一半，另外那个是珠扔下去马上消失了，第三个如果你俯视，会看到一个洞，然后看到那个钢珠深陷在里面，这三种不同的情况说明什么？

　　苏波：大家可以看到，在地球上的沙子跟在月球上土壤之间有本质的区别，有什么区别呢？就是当我们踩下去以后，或者我们这个物体，放到这个上面以后，在月球上可能会有沉陷的可能，它们的承载力是不一样的，当初美国阿波罗第一次登月的时候也很担心，担心这个人从登月舱里面一走出来，到这个月壤“刷”一下就没了。

　　李小萌：就像第二个杯子一样。

　　苏波：对，当然这种现象实际上证明是不存在的，为什么呢？因为月球上这种土壤分别高度只有20到30公分，对人来说是不会下陷的，但对于一个车来说已经非常关键了，为什么要拿出三个杯子，三种土壤来给大家看呢？我想给大家展示一个，就是说地球上土壤，本身也是不一样的，比如说我们做特种车辆的，我们采集天南海北的土壤，新疆的沙子、内蒙的沙子、南方的泥泞的我们去做标本实验，月球上同样如此，我们这两种二号和三号土壤是月球上都是典型的土壤，它们两个之间还有着很大的差别，如果我们根据这种某一点土壤的性质来做我们的月球车的车轮或者行走系统也存在一定的风险，我们需要做什么呢？需要把整个范围的参数土壤都配制出来，然后反复地做各种实验，然后得到一个规律的曲线，这个曲线不光是我们做这个土壤这部分还能够完成，甚至我们没有得到土壤，还能够延伸来实现，这样我们做出的这个行走系统，这个车轮到月球上才不至于出现重大的失误。

　　李小萌：那就以能在最松软的土壤上走路为标准设计不就行了？

　　苏波：这牵扯土壤颗粒之间相互作用的一种关系，这就是车辆地面力学、土壤力学所需要研究的一个范畴。