В предыдущей части про ровер и другие инопланетные транспортные средства, достаточно много вопросов, обсуждений, ответов вызвала направленная антенна на передней части ровера.
Лёгкое отступление:
Попрошу обсуждающий вести себя корректно. Если есть что обсудить и сказать - хорошо. Если только эмоции - лучше промолчать. И не надо переходить на личности - как собеседников, так и автора.
За все время, как мне стала сколь нибудь интересна эта тема, я стараюсь использовать максимально нейтральные обозначения сторон - например, "скептики" и "защитники".
К сожалению, интернет позволяет реализоваться самым худшим, обычно тщательно скрываемым особенностям человека. Если человек знает, что может встретится с собеседником в реальной жизни и ему придется отвечать за свои, сказанные в виртуальном пространстве слова (просто отвечать, никто его бить не будет), то он сразу становится рассудительным и умным. Если же он уверен в анонимности, то из него лезет вся та субстанция, название которой в приличном обществе мы стараемся не произносить.
Это относится к обеим сторонам - и скептикам и защитникам. Стараюсь никого не банить, но иногда приходится. К слову - первых, кого забанил, были скептики - уж больно развесистый бред несли, совсем не реагируя на мои замечания, прям какие то сектанты.
Вернемся к антенне:
Взглянем на нее (антенну) глазами механика. Это масса (сам зонтик, кронштейн, прицел, излучающая/приемная часть и прочее) закрепленная на штанге на некоторой высоте в передней части ровера:
В процессе движения антенна не складывается и не убирается - это показано на видео:
В процессе движения (как видно на видео) антенна лишь слегка раскачивается - все хорошо.
Сила тяжести на Луне меньше чем на земле, но масса остается та же самая, с ней ничего не происходит. Расчетная механическая схема: штанга (стойка), закрепленная моментно к раме ровера, имеем в верхней части сосредоточенную массу.
Нагрузка на стойку возникает при ускорениях/торможениях этой массы, закрепленной наверху. Линейное ускорение - в процессе разгона ровера, и последующего его торможения - совсем небольшое. А вот вызванное вращательным движением ровера в двух плоскостях - когда он проезжает неровности - очень значительное.
Напомню, что линейная скорость при вращательном движении есть угловая скорость, помноженная на радиус искомой точки от центра вращения. А ускорение - производная от скорости, или вторая производная от перемещения.
Можно рассмотреть все несколько иначе - просто угловое ускорение и момент инерции при вращательном движении. Момент инерции для сосредоточенной массы есть произведение этой массы на квадрат радиуса.
Для того, что бы уменьшить возникающие нагрузки, нужно снижать массу - линейная зависимость, или, что гораздо лучше - высоту - квадратичная зависимость.
Но при данном расположении высоту снижать нельзя - она выбрана такой исходя из обзорности местности - если ее опустить, то она начнет перекрывать обзор вперед.
Может стоило расположить в задней части ровера? Не будет перекрывать обзор камеры, и возможно дальше будет располагаться от не направленных антенн - все это антенное хозяйство очень любит взаимодействовать между собой. Да и суммарное расстояние от центра вращения будет меньше даже при той же высоте штанги - это уже технические моменты, связанные с развесовкой по осям.
Видимо - нельзя. Потому, что пыль. У любого транспортного средства, по нашему житейскому опыту, налипанию пыли и грязи гораздо больше подвержена задняя часть.
Хотя здесь вопрос неоднозначный. На Луне нет атмосферы и даже поднятая пыль (как при посадке) вполне летит себе по своим баллистическим траекториям. Из под передних колес просто не хватит высоты подъема пыли, что бы достать до антенны (установленной сзади), а из под задних просто улетает за пределы возможного места установки.
Напомню эпюру момента от сосредоточенной силы:
Для восприятия этой нагрузки при минимальной массе штанга должна иметь момент сопротивления, соответствующий моменту в каждом сечении.
Для опор лунного модуля, для снижения массы, "тарелки" сделали в виде трехслойной конструкции с сотовым заполнителем, выфрезеровав тонкостенные поверхности двойной кривизны из высокопрочной дюралевой заготовки - кошмар технолога, но про это как нибудь отдельно - а тут так просто и незатейливо, как поставить антенну у себя на даче.
Но может все эти рассуждения ни о чем? Есть видео, скорость приличная, ровер прыгает, как кроссовый автомобиль на гонках, а антенна лишь немного раскачивается?
Конечно, можно поставить такой "лом" (трубу с толстыми стенками или сплошное сечение) что при малом внешнем диаметре он будет держать заданную нагрузку. Но и масса при этом будет то же как у "лома".
"Правила хорошего тона" при конструировании требуют, что если нельзя поставить пространственную конструкцию в виде фермы, раскосов, растяжек, то применяют тонкостенное трубчатое сечение. Для минимизации массы - переменного диаметра, в соответствии с изменением момента. И/или переменной толщины стенки - работа на сжатие цилиндрической оболочки и потеря устойчивости. Если не получается для всей штанги, то хотя бы для ее нижней части. В случае штанги антенны - особенно если смотреть настоящий модуль на Луне - это правило соблюдается очень в малой степени.
Рассмотрим еще один интересный момент. Часто приводят сравнения силы муравья и человека, или даже муравья и слона.
Муравей тащит груз много больше своего веса, а слон поднимает бревно, по весу лишь небольшой процент от собственного.
Или известная фраза про то, почему коровы (лошади) не летают.
Здесь работает всем известный "закон квадрата-куба".
При изменении линейного размера площадь поперечного сечения растет (или уменьшается) в квадрате, а объем и масса - в кубе.
Площадь поперечного сечения мышц - это из сила. При увеличении размеров сила растет медленнее веса, потому "относительная грузоподъемность" всего живого при увеличении размеров уменьшается, а при уменьшении размеров - наоборот, растет.
То же проявляется и в неживой природе, в частности в моделях. При уменьшении размеров все нагрузки, связанные с массами и угловыми скоростями - как у антенны ровера, например - снижаются гораздо быстрее, нежели их прочностные характеристики.
Потому даже значительный груз, будучи закрепленный на тоненькой штанге, нагружаемый ускорениями, ничего не сделает этой штанге в размерах модели. А вот будучи пропорционально увеличенный, уже вызывает сложности в выборе рационального решения.
Модель или настоящий ровер? Что использовалось на Луне? Что использовалось в киносъемках?
И для желающих поразмышлять, пару картинок из нашей повседневной жизни:
Это можно посмотреть, потрогать руками, покататься по асфальту и грунтовке с различными скоростями.
Добавлю.
Основная, "штатная" антенна. По диаметру и площади гораздо больше той, что на ровере.
В комментариях:
!Unified S-Band System и антенна ровера как минимум отличаются по спектру задач - на первой висела связь, картинка, два канала телеметрии и радиомаяки, 5 или 7 диапазонов частот емнип.
причем у стационарной антенны диаметр 2,2 метра, а на ровере 92 сантиметра. Антенна ровера обеспечивала ТОЛЬКО передачу телесигнала, дуплексная речевая связь осуществлялась по другому каналу, с другой антенной, на других частотах."
Размер антенны и мощность сигнала определяет самый "информационно нагруженный" канал - в данном случае передача видеоизображения в реальном времени. Голосовая связь, телеметрия - крохи в сравнении с видеосигналом. Луноходы передавали статичную картинку в течении длительного (относительно) времени, потому обходились меньшей частотой (пропускной способностью) канала, и, как следствие - простой антенной с значительно более широкой диаграммой направленности и меньшей мощностью сигнала.