着陆区决定行程的意义

1971年7月30日,大卫·斯科特和詹姆斯·欧文驾驶“猎鹰”号登月舱,降落在哈德利月溪与亚平宁山脉附近。阿尔弗雷德·沃登则留在绕月飞行的“奋进”号指令与服务舱中。着陆点把月海平原、山地前缘和蜿蜒月溪放在一次任务可考察的范围内,但这些目标相距数公里,仅靠穿着航天服步行很难充分调查。

阿波罗15号是采用增强科学能力的J型任务的首次飞行,月面停留接近六十七小时,并安排三次主要舱外活动。月球车不是单独的展示项目,它与更长的生命保障时间、地质训练、采样工具及地面规划共同工作。月球车在7月31日的第一次月面舱外活动中展开并首次行驶,本节点以这一天为日期。

参考:[1] [2]

折叠的车怎样落到月面

月球车由美国国家航空航天局(NASA)马歇尔航天飞行中心组织研制,波音公司及通用汽车等承包团队参与。它必须在登月舱有限的质量和空间条件下携带两名乘员、工具与样品,因而采用轻型结构,行程中不设置加压座舱。前往月球时,车架、车轮和座椅折叠收存在登月舱下降级外部。

斯科特和欧文通过绳索、支撑机构及规定的操作步骤把车辆放下并展开,再安装和检查有关设备。四个车轮各有电驱动装置,金属网轮胎适应松散月壤与真空环境;蓄电池提供动力。车上还搭载导航显示、通信设备和电视摄像机,使它既是运输工具,也是地面科学人员远程观察现场的载体。

参考:[1] [3]

三次行驶中的工程约束

第一次检查时,前轮转向没有正常工作,乘员仍可依靠后轮转向开展行驶;第二次出舱时前轮转向恢复。这个故障说明冗余设计的实际意义,却没有取消谨慎操作的必要。月面缺少熟悉的尺度参照,细小陨坑、石块和坡度会影响速度;驾驶者需要不断观察地形,不能只根据车的最高能力安排行程。

路线的安全边界还由人的资源决定。即使车辆能够继续行驶,乘员也必须保留在故障后步行返回登月舱所需的氧气、冷却水和时间。休斯敦控制中心根据现场进展调整停留安排,车轮里程与航向信息则帮助判断位置和返程方向。地面月壤模拟试验所得的性能预测,最终要同真实低重力环境下的车辙、打滑和耗能相比较。

参考:[1] [3]

停车后才开始的地质工作

三次月面行程分别把乘员带向山地前缘、不同陨坑以及哈德利月溪边缘。到站后,他们仍要下车观察岩块、拍摄采样前后照片、说明位置和地质关系,再把岩石与土壤装入编号容器。地面科学团队经由通信和电视参与讨论,不能把车辆驶过的距离直接等同于有效地质调查的面积。

第二次行程中,乘员在斯珀陨坑附近取得后来称为“创世岩”的斜长岩样品15415,为研究古老月壳提供了重要材料。它的科学价值不只在白色外观,还在采集地点、周围碎屑和实验室分析之间的联系。月面受到反复撞击,散落岩块不一定来自脚下原位岩层;因此“找到古老岩石”不能简化成亲眼看见月球最初形成的地壳。

参考:[2]

里程、样品与另一条观察线

按月球车里程计,三次行驶累计27.9公里,这是曲折路线的总长,不是离登月舱最远的直线距离。任务带回约七十七公斤月岩和月壤,并部署月面实验装置。沃登与此同时利用服务舱科学仪器与相机开展轨道观测;返回地球途中,他出舱回收胶卷。轨道资料与地面采样在尺度上互补,构成这次任务的完整科学工作。

乘员离开前把月球车停在适合电视观察登月舱起飞的位置,车辆留在月面。1971年的任务报告与1972年的初步科学报告分别整理了飞行表现和早期研究,车辆性能分析又将实测情况同地面预测核对。此后阿波罗16号、17号继续使用月球车。15号所验证的核心是:运输能力只有同可返回的安全范围、明确采样目标及可靠记录结合,才真正扩大人类在月面的研究能力。

参考:[1] [2]