问题

为什么美国阿波罗登月漫游车的制造成本为 3800 万美元,而它只是一辆电池驱动的汽车?

回答
好的,我们来详细探讨一下为什么美国阿波罗登月漫游车(Lunar Roving Vehicle, LRV)的制造成本高达 3800 万美元,尽管它看起来只是一辆电池驱动的汽车。这笔巨额费用并非仅仅是为了制造一辆“汽车”,而是为了克服前所未有的挑战,在极致严苛的太空环境中安全、高效地运行,并完成科学探测任务的整体成本。

我们可以从以下几个关键方面来理解这个成本构成:

1. 严苛的环境和极端的设计要求:

真空环境: 月球没有大气层,这意味着没有空气阻力,也没有声音传播。一切都必须在真空中运行。这需要特殊的密封、润滑和材料选择,以防止部件因真空而失效或挥发。
极端温度变化: 月球表面白天温度可高达 127°C,夜晚则骤降至 173°C。漫游车必须能够承受并在这巨大的温差下稳定运行。这需要先进的热控制系统,包括绝缘材料、辐射冷却器和加热元件,以确保电池、电子设备和乘客处于可接受的工作温度范围内。
月壤(Regolith): 月球表面覆盖着一层细小的、磨蚀性极强的尘埃,称为月壤。这些尘埃会附着在任何表面,并可能侵入机械部件、磨损轮胎、堵塞过滤器,甚至影响光学仪器。漫游车的设计需要极强的防尘和防磨损能力,例如特殊的密封件、防尘罩以及耐磨材料。
低重力环境: 月球的重力只有地球的六分之一。这不仅影响车辆的牵引力、制动和操控,也对悬挂系统和车身设计提出了新的要求,需要确保在低重力下车辆的稳定性和抓地力。
辐射: 月球没有大气层和地球磁场的保护,宇航员和设备会暴露在宇宙射线和太阳辐射中。漫游车需要有足够的辐射屏蔽,以保护其电子元件免受损坏。

2. 复杂的工程和技术创新:

材料科学: 为了在极端环境中保持轻便、坚固和耐用,LRV使用了许多先进且昂贵的材料,例如:
铝合金和钛合金: 用于车身框架和关键结构部件,提供高强度和低重量的平衡。
耐高温和低温的特殊聚合物: 用于轮胎、密封件和电缆绝缘层。
绝缘材料: 如聚亚酰胺(Kapton)等,用于隔热和保护内部组件。
动力系统和电池: 虽然是电池驱动,但这些电池不是普通的干电池。它们是专门为太空环境设计的,能够承受极端的温度变化和辐射,并提供可靠的动力输出。其设计和制造过程本身就非常复杂和昂贵。
悬挂系统和车轮: LRV 的悬挂系统是专门设计的,以应对月球表面的崎岖地形和低重力。其车轮也与地球上的汽车完全不同。它们不是充气的橡胶轮胎,而是由金属丝编织而成(如镍钛合金),具有极佳的弹性和耐磨性,能够在尖锐的月球岩石和月壤上行驶而不破裂。这种金属丝轮胎的制造技术也是非常先进且成本高昂的。
转向和制动系统: 考虑到低重力环境,LRV 的转向和制动系统需要精确控制,以确保宇航员的安全。其设计需要适应月球表面的地形和宇航员的操控能力。
导航和通信系统: 尽管 LRV 本身相对简单,但它需要与地面控制中心和宇航员的生命维持系统进行通信。这包括天线、无线电设备以及简单的导航辅助设备。
可靠性工程: 在太空任务中,可靠性是至关重要的。任何故障都可能导致任务失败甚至宇航员的生命危险。因此,LRV 的每个组件都经过了极其严格的测试和冗余设计,以确保其在月球极端环境下万无一失。这种高可靠性标准的实现,必然带来高昂的设计、制造和测试成本。

3. 研发、测试和验证成本:

大量的研发投入: 在设计和制造 LRV 之前,需要进行大量的研究和开发工作,包括概念设计、技术可行性分析、材料研究、动力学模拟等。这些前期投入是巨大的。
严格的测试和验证: LRV 在制造完成后,必须在模拟月球环境的各种条件下进行严格的测试,例如真空舱测试、高温/低温测试、振动测试、辐射测试、地形适应性测试等。这些测试需要专门的设备和场地,并且耗时耗力。
原型制造和迭代: 在最终版本确定之前,可能需要制造多个原型机进行测试和改进,这也会增加成本。

4. 管理、项目支持和集成成本:

项目管理: 一个如此复杂的项目,需要庞大的项目管理团队来协调各个环节,包括设计、制造、测试、集成、运输和操作。项目管理人员的薪资、办公费用等也构成了成本的一部分。
供应商管理: LRV 的制造涉及多个供应商,他们可能来自不同的领域,提供不同的组件。管理这些供应商,确保他们的产品符合严格的标准,也需要成本。
集成和测试: 将所有组件集成到一起,并进行整体功能测试,这是一个复杂且耗时的过程,需要专业的工程师和技术人员。
培训: 宇航员需要接受专门的培训,学习如何驾驶和维护 LRV。这些培训的成本也需要考虑在内。

5. 其他因素:

小批量生产: 与地球上的大规模汽车生产不同,LRV 是为特定的太空任务制造的,产量非常低(总共制造了四辆,其中三辆被成功使用)。小批量生产的单位成本通常远高于大规模生产。
国家项目的高昂成本: 航空航天项目通常由政府资助,涉及国家层面的高科技研发和人才投入,其成本往往也包含了科研机构、大学和工业界之间的合作成本以及间接费用。

总结来说,3800 万美元的成本并非只是购买一辆“电池驱动的汽车”。它是支付给在地球上几乎不存在的极端环境下的生存能力、突破性的技术创新、无数次的严苛测试、以及为保障宇航员生命安全而必须实现的极致可靠性。 LRV 是一个集成了最先进材料科学、工程学和可靠性技术的杰出工程范例,其成本反映了为实现人类在另一个星球上自由探索的梦想所付出的巨大代价和投入。

网友意见

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那时的美国是真牛逼

现在的美国一个咖啡杯几千美元,马桶盖上万美元,这和登月漫步车相比,一个天上一个地下的。

还是一元炸鸡最良心,吃到吐,天天吃牛排,人均300平大别墅的美国人还在乎这点钱?

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什么叫“只是”?题主你是认为电池车都是奥迪双钻吗?还是认为电动车本身就代表着廉价、低端?这也太化石级别的刻板印象了吧…

至于为什么它们成本那么贵,因为第一它是一台70年代的电动车,那时候连磷酸铁锂电池都不成熟,你难道指望月球车跟tesla一样吗动辄百公里加速4秒内还能保证上百公里的续航吗?更何况月球上不是到处都有充电桩的,保证在整个任务期间的续航能力是优先考虑的。然而你们看看这车上有tesla一样一整个地板的电池模块吗?并没有…这还没算上虽然月球车不具备现在电动车上花里胡哨的各种app,但是要保证足够的操作性能的同时还要为甚高频天线等一堆系统供电,这在70年代已经是顶尖水平了啊。

其次,如果tesla(或者任何车企)有任何一个车型能做到在保证结构强度的情况下做到和月球车一样的折叠效率那也是可以。一台轴距2.3米,全长3.1米的电动车要储存在一个面积只有0.5平米的空间里,这本来就是一个超级困难的事情了啊。至于结构强度,可能有的人会说月球上反正也不会撞车,根本不是重点。但是要知道月球的路况可不是柏油路啊,分分钟给你来个两米大坑,开两次车就散架了怎么行?所以在折叠过后依然保证车体结构强度是设计重点之一。

从经济角度考虑,月球车这种前无古人的、一次性的、且总制造量才一位数的工业项目来说,这成本压缩已经是几乎不可能完成的任务了。什么车用全铝合金底盘、金属丝半充气轮胎、车载星际间甚高频天线…这哪一个不是从头研发的?这还没办法像spacex那样搞社会融资(就算搞了,谁会把钱投给一个单价上千万的一次性载具呢),所以根本不可能把研发费用摊薄。换句话说,你看现在汽车研发出来之后售价几十万就能回本,那是用每年大几万、几十万辆的销售成绩来摊薄成本的,不然为啥入门级跑车也要百万?至于3800万刀,个人觉得不应该是制造成本,毕竟从材料来看月球车只是作为一个低技术水平的支援设备,所以就算只用航天器边角料也足够攒出一定数量的月球车的。因此很大概率上3800万应该是落地后的运营成本,大头还是在研发上。


推荐几本关于阿波罗计划详细资料的书吧,毕竟apollo 11和13号的电影纪录片很详细,但是带月球车的几个科普资料还是很少的…这本只要是从技术手段来研究阿波罗计划的,基本上就等同于图书馆资料级别了。

非技术宅可以瞅瞅这个,从历史角度来记录阿波罗计划的细节。

小成本流派可以看看这个,基本上也就是入门级解说罢了。

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这个问题很有意思,阿波罗的月球车在当今看来,尤其是相对于其他能等月的航天器,技术含量的确一般。在当年贵就贵在没有经验,并不是纯制造成本为3800万美元,而是设计成本,尤其是测试成本占了里面很大的比重。所以这个价钱算下来还是合理的。

网上很常见的说法是月球车需要考虑月球上昼夜温差大,地球上的橡胶轮胎没办法在月球上用,会迅速老化。或者是电池在当年技术含量高,还有通讯设备等等。这些的确会导致月球车成本增加,而且我们参考月球车的操作手册可以看出来,虽然里面的系统错综复杂,但实际上就是一台特殊的电车。


轮子无法使用地球上常见的橡胶轮胎,所以使用了特殊设计的金属轮胎。铝制轮毂连接上镀锌钢线轮胎,钛金属覆盖的结构等等。考虑到月球上的低重力,要在减震不被尖锐石头割伤的同时,还要有足够的抓地力。

供电的是两个36伏的氢氧化钾电池。当然了,没办法在月球充电,一次性的。每个电池容量为121 A·h,能开90公里。这就足以拯救登月宇航员的腿,蹦个几十公里的感觉应该不好受。

各个部件还要能承受月球上的温度变化。反正地球上常见的东西在月球上不怎么好使,所以这些东西就只能用于登月。所以,这些特制的玩意儿,必然贵。

还要高一些特殊化的操作,塞进容量极小的登月飞船里。月球车的质量大约210公斤,可用载荷490公斤。空车在月球相当于受到地球上的35公斤的重力。

以上的东西,轮制造成本的话,零零碎碎加起来的成本可能只需要数百万美元,这和造一辆地球上的豪车差别不大。那么问题来了,剩下的钱去哪里了?造好了月球车,怎么知道这玩意能在月球上走?数百亿美元把这车送月球上,万一趴窝怎么办?

所以波音公司就需要在地球上营造月球环境,从每一个零件,到整体总装,联合阿波罗飞船一起测试啊测试。

这玩意可烧钱,所以很大一部分成本都是拿去测试了。当然了,这些测试的成本也可以算在每个零件的设计成本上。不管怎样,第一次制造月球车,这样的成本看上去是合理的。阿波罗月球漫游车的研制,为今后所有的月球车研制提供了借鉴的方案。

我国也有载人登月的计划,并且也有月球车的参与,到时候我们就会见到国产月球车长什么样了。

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