“第五大塑料”加持下的雷神轮胎倍受关注

厂商供稿张旭涛2022 年 09 月 23 日 13 : 44
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今天我要带大家从人类登月计划到民用车轮胎的发展故事,也是了解雷神轮胎黑科技由来的绝佳角度。

一、成功登月的阿波罗计划

首先咱们先分析下,当年美国是怎么登月的。

1.从当时的美苏冷战背景角度而言,整个20世纪50年代,美国在国际战略的僵持中始终处于对苏劣势,内忧外患。国际上,不但非洲和亚洲的影响力相继被苏联主导,就连家门口的古巴也完全投入苏联阵营。美国国内更是危机四伏,民权、平权、反战等各种非主流运动风起云涌,搅得美国社会矛盾丛生,颇具野心的肯尼迪就是在这个背景下当选美国总统的。上任仅仅4个月之后,肯尼迪便于1961年5月25日发表演讲,提出要在60年代把美国宇航员送上月球。他还特意补强调:“我们之所以选择登月,并不是因为这件事很容易,而是因为它很难。”就在肯尼迪发表演讲一个多月前的4月12日,苏联刚刚完成了第一次载人太空飞行,加加林成为第一个进入地球轨道的人。

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2.从当时的美国国内政坛变化而言,上世纪60年代,当时执掌白宫的艾森豪威尔政府就已经提出开展下一代航天计划,用于接替水星计划。1960年7月,时任美国国家航空航天局副局长德莱顿宣布阿波罗计划启动,并开始对飞船的可行性进行相关研究。1960年11月,肯尼迪入主白宫成为美国的第35任总统,他在竞选中获胜的关键因素之一便是向选民承诺,要使美国在太空探索和导弹防御上全面超越苏联。这里顺便说下很多人分不清阿波罗计划与星球大战,星球大战是20世纪80年代里根提出反弹道导弹的计划。

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3.从阿波罗计划得到的资源支持而言,阿波罗计划始于1961年5月,至1972年12月第次登月成功结束,历时约11年,耗资255亿美元,约占当时美国GDP的0.57%(根据美国最新的评估,大约相当于现在的1740亿美元),约占当时美国全部科技研究开发经费的20%。在研制各类航天设备的高峰期,参加建设的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过40万人。

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整个阿波罗计划一共进行了17次成功任务与1次失败任务,分六次将11名美国宇航员送上月球表面,分九次让12名美国宇航员完成绕月飞行,3名宇航员因任务失败牺牲。

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因此当年阿波罗计划能成功,外部有苏联这个超级大国发力太空,给予同样野心勃勃的美国巨大的竞赛压力,内部美国政客竞选拿太空探索做文章筹集政治资本,二者皆对计划起到了推动作用。阿波罗计划在政策上一路绿灯,资金上无限量供应,人员与配套服务支撑倾尽所能。

二、阿波罗计划的经济账

阿波罗计划投入如此巨大,那么产出是什么呢?结合上文所述,一般认为阿波罗计划的产出有三点:

1.全球范围内,美国在包括航天在内的高精尖科技领域赛道和苏联的竞争中先声夺人,产生巨大的全球影响力,加强与巩固了西方阵营尤其是盟友的信心。

2.美国国内,执政党完成了竞选承诺,让美国国民的自强与自豪得到了充分的释放,大幅缓和了20世纪50年代产生的各类矛盾,让美国能以更加团结的面貌应对冷战。

3.在人类历史上,这是人类首次登陆地外行星,勇气是人类的赞歌,这会激励后来的航天从业人员取得更大的成就。

当我们仔细分析这三点产出,会发现唯独没有直接的经济效益。因为月球相比地球,在硅铁铝等矿物储藏上并无优势,月球资源唯一的优势,是拥有大量的氦-3(月球百万吨,地球不到数吨),但是这种物质也只能等到人类掌握核聚变的时候才有价值。

阿波罗计划开销之巨大,让美国的国力深感难以承受,因此这项伟大而宏大的项目在历时12年后于1972年彻底结束。现如今,每年NASA的经费大约220亿美元左右,同时开展上百项科研项目,在阿波罗计划结束的数十年里,NASA及旗下机构其他领域的科研产出颇丰,因此耗资巨大的登月再也未被提起过。

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虽然阿波罗计划的经济效益产出比极低,但是这项人类史上规模数一数二的科研工程也给我们留下了很多重要的“技术衍生遗产”。

1.冻干/脱水食品,在阿波罗任务中颇受欢迎,其中航天器需要保持足够轻,以方便登月并返回,毕竟宇航员每天消耗2,800卡路里的热量,这项技术是被最广泛商业化的民用技术。

2.数字电传技术,相对于模拟电传系统,由计算机决定怎么进行飞行器姿态控制,该技术后被用于战斗机、民航客机、航天飞机等。

3.集成电路,NASA 和麻省理工学院仪器实验室彼时做出了一个大胆的决定。他们大量使用彼时前沿的技术将多个晶体管封装在一个”硅片”上,制造了阿波罗计算机系统,

……等等。

航天工程向来是与民用科技紧密结合,存在航天科技向民用科技的转化,亦存在民用科技为航天工程提供支撑服务.

以美国SpaceX的载人龙飞船为例。采用了三块触控屏来取代按键、拨动开关和控制杆等2000个断路开关,智能化程度更高、操作更简单,甚至能实现自动对接空间站。

在这其中底层操作系统是Linux,一款开源、安全的类UNIX操作系统,在全球超算系统排行榜中,Linux的占比最近十几年长期保持在85%以上,且一直呈现快速上升趋势。

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航天员操作页面系统采用Chromium和Javascript 技术,分别是谷歌浏览器的底层引擎与最流行的Web前端的脚本语言,在全球浏览器市场中,谷歌Chrome浏览器份额占68.47%,Javascript 是最受欢迎的编程语言,全球有将近1400万开发者在使用。

三、阿尔忒弥斯计划

上文我们谈到了过去美国阿波罗计划的起止,最近数年美国又推出了阿尔忒弥斯计划,试图重返月球。

既然登月耗资巨大,经济效益差,阿尔忒弥斯计划又会有什么变化呢?美国人的思路也很简单,登月经济效益差是无法改变的客观事实,毕竟人类距离掌握可控核聚变技术遥遥无期,那就从登月耗资巨大入手,提出一种相较于阿波罗计划,成本大幅降低的项目规划。

阿尔忒弥斯计划为了降低成本采取了如下措施:

1.登月主力火箭,SLS火箭交由承包商波音研制。全部涉及到的功能模块尽可能采用已有的成熟技术。主发动机RS-25D来自洛克达因公司,五段式SRB固体发动机助推器来自诺格公司,载人飞船猎户座由洛马负责研制,波音负责其他全部的研制工作以及箭体整合与测试。

2.部分航天器的建造,通过商业招标,让可以更低成本且技术路线相对可靠的商业公司负责。例如登月器,便是由马斯克旗下大名鼎鼎的SpaceX公司星舰项目中标,月球样本采集器,由月球前哨(Lunar Outpost)的公司中标,CLPS载荷招标则是由Firefly Aerospace(萤火虫)公司竞标成功等等。

3.广泛吸引国际合作伙伴加入,并让合作伙伴承担部分难度偏低的研发工作,降低成本。美国阿尔忒弥斯计划截至目前,吸引了英国、欧空局、阿联酋、日本、意大利、加拿大、澳大利亚、卢森堡、韩国、新西兰、巴西、乌克兰、以色列、波兰、墨西哥、罗马尼亚、巴林和新加坡等国家与机构加入。例如加拿大MDA Ltd公司负责研制月球门户的机械臂,又称为加拿大臂;法国空客公司负责研制欧洲服务舱(ESM);奥地利的MagnaSteyrAG&CoKG负责部分SLS火箭的零部件研制;日本丰田汽车负责研制月球车等等。

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通过以上三点措施,美国将第二次登月计划阿尔忒弥斯的成本,压至理论上的最低。虽然波音等公司的研发进度一度缓慢,但是通过财务核算,以SLS火箭的研发成本为例,大约相当于阿波罗计划中的土星五号的一半(也有一种更加科学的计算方式认为是四分之一)。

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阿尔忒弥斯计划中的国际合作伙伴承担的研发工作虽然难度不算很大,但要求绝对不低。

以月球车为例,根据要求该款月球车需要车身长度超过6米,内部空间约13平方米,可搭载两名宇航员,紧急情况下可容纳4人。该车将搭载将使用燃料电池和太阳能电池板组成的复合能源系统,并采用电力驱动,续航最大可达到10000英里(约合16000公里),当然车上也会配备先进的自动驾驶系统。月球车将用6年时间行驶这一总距离,大约相当于月球的赤道周长。日本丰田承担了该项目的研发工作,并将其命名为Lunar Cruiser,这又是一例典型的航天工程与民用科技公司的合作,甚至Lunar也与陆地巡洋舰的量产车名异曲同,它的拉丁语义为月亮/月亮女神。

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透过Lunar Cruiser的概念图,可以看出月球车与地球车的设计取向截然不同:巨大的6个车轮令人瞩目,似乎每一条车轮都是单独的金属履带,为的就是在只有1/6地球引力的月球上,牢牢抓住地面。

然而这种高科技轮胎,要是送回给38万公里外蓝色星球上的人们使用,光是噪音,就会大得让人受不了。

和前文讲到的Linux、Javascript 技术一样,航天科技悄然为民用轮胎点亮新的科技树。聚氨酯泡棉,成为当下解决轮胎噪音的最优解,正是因为熟练应用这项先进材料,雷神轮胎在竞争中脱颖而出。这是原本用在航天员安全座椅的填充材料,这种新兴的有机高分子材料,被誉为“第五大塑料”,有着减振降噪性能,其软化点较同系缩醛物高(140~150℃),强度、刚性和硬度都较大,并有良好的黏结性能,在耐油性,电气绝缘性等方面均较好,具有良好的耐水性、耐碱性、耐酸性。

因此,不论是米其林所推出的PS EV、固特异所推出的御乘3代,还是雷神轮胎所推出的静悦系列,都不约而同将聚氨酯隔音棉作为旗舰产品的配置,从而在没有发动机轰鸣的电动时代,将轮胎的静音性提升到新的高度。作为轮胎领域的后来者,雷神轮胎用了很短的时间就拥有了在静音棉轮胎领域与米其林、固特异等老牌分庭抗礼的实力。

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雷神轮胎使用的聚氨酯隔音棉能够“屏蔽”两种噪音:一是当轮胎压向路面时,轮胎因受到振动而发生的空腔噪声;二是轮胎接触地面时,花纹被积压所产生的泵浦噪声。

由于聚氨酯材料有良好的抑震性能,在静音之外,进一步提升了轮胎接触地面时的舒适性。目前,聚氨酯静音棉轮胎在各品牌产品线中都处于高端定位,也成为了这些轮胎品牌技术皇冠上的耀眼明珠。

当然,只是加入屏蔽措施还不够,科技静音轮胎必须“内外兼修”。通过大量的计算机仿真开发试验,雷神轮胎的胎面花纹设计极为精巧,在静音之后兼顾多种性能。

5频花纹块设计,是雷神轮胎独特的“主动降噪”措施。我们可以并不严谨地理解这件事:各种乐器交错演奏的音乐会令人愉悦,而单一的噪音频率让人容易感知、时刻饱受折磨。雷神轮胎的5频降噪花纹块设计,代表了5种交错的声音频率,从而降低单一的噪声频率带来的不适感。

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得益于良好的综合性能,雷神轮胎最近通过了德国莱茵TUV的“轮胎性能评价体系”,获得TüV莱茵China-mark(中国标识)认证证书。

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四、静候人类再次重返月球

综上所述,为什么登月半个世纪前就成功了?因为彼时美苏超级争霸,美国为了冷战时期科技竞赛之一的太空赛场,投入巨额的资金和人力支持,甚至我们可以认为美国为了实现阿波罗计划可以”不惜一切代价”。

为什么现在登月还这么难呢?因为这种“不惜一切代价”无法持续,如果阿波罗计划不终止,那么美国纳税人就会成为”代价”。美国必须要探索一种相对低成本,可持续发展建设的登月之路,但是正是因为重心在低成本,导致在很多方面的研发过于谨慎,人员捉襟见肘或者资金不足,即使部分技术是成熟的也导致阿尔忒弥斯计划进度缓慢与效率偏低。

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不论是阿波罗计划、阿尔忒弥斯计划亦或者是中国的登月计划,航天工程与民用科技的合作似乎成为了双赢的惯例。彼此结合,既可以让航天工程的科技研发成果价值与热度在工程结束后维持,又可以让民用成熟可控的工业技术反过来快速补充并支撑航天工程。

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我们这代人没能亲眼目睹阿波罗计划与登月,希望可以亲眼见证人类再次登陆月球。

*核心内容转自知乎博主久乡河龙牙

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