Dossier 02 • Miehistöllinen planeetta- ja kiertoradaliikkuvuus

Astronauttien kuljettaminen

Ihmistutkijoilla on geologista intuitiota, jota mikään etäohjattu kamera ei pysty vastaamaan, mutta ihmisillä on myös tiukat aineenvaihduntakellot. Jokainen miehistöllinen avaruusajoneuvo – olipa kyseessä taittuva 210 kg:n kuunbuggy, typpipotkurireppu tai kymmenen tonnin paineistettu matkustamo – on perustavanlaatuisesti elintukijärjestelmän toimintasäteen pidennin.

Lennetyt ja rahoitetut arkkitehtuurit

Todennettu lentokuva Apollo 17 Lunar Roving Vehiclesta pysäköitynä lohkareikkojen lähelle Taurus-Littrow-laaksossa, jossa oli improvisoitu lokasuojan korjaus

Todennettu lentokuva • Apollo 17 LRV-3

Lennetty vertailukohta (1971–1972)

Apollo Lunar Roving Vehicle

Vain kolme miehistöllistä pyöräajoneuvoa on koskaan toiminut toisella taivaankappaleella, ja kaikki kolme ovat yhä pysäköitynä Kuuhun tänäänkin: LRV-1 Hadley-Apenniinilla, LRV-2 Descartesilla ja LRV-3 Taurus-Littrowilla.

Lennetty laitteisto

Origami-pakkaus neljänneksessä 1

Mahtuakseen Kuun laskeutumismoduulin laskeutumisosan kolmiomaiseen lokeroon, jonka korkeus on tuskin 1.5 metriä, Boeingin ja GM:n insinöörit taittoivat 3.1 metrin putkimaisen 2219-alumiinirungon kolmeen osaan jousikuormitteisilla avautuvilla tukivarsilla. Vetämällä kahta nailonnarua pinnalla olevat astronautit pystyivät avaamaan rungon ja napsauttamaan kaikki neljä pyörää paikoilleen kahdessakymmenessä minuutissa.

Koska paksut avaruuspuvun käsineet eivät pysty tarttumaan tavanomaiseen ohjauspyörään tai polkimiin, astronautit ohjasivat nopeutta, etu- ja takaosan Ackermann-ohjausta sekä mekaanisia rumpujarruja yhden keskeisen T-kahvaohjaimen avulla, joka oli sijoitettu putkimaisten puutarhatuolimaisten istuinten väliin. Navigointi perustui suuntagyroskooppiin ja pyörän pyörimistä mittaavaan matkamittariin – Kuussa ei ole globaalia magneettista dipolia kompassia varten eikä yläpuolella GPS-satelliittiverkkoa.

Massa maan päällä210 kg

Kuormituskapasiteetti490 kg (2.3× massa)

Pyörämoottorit4 × 0.25 hp (186 W)

Vaihdesuhde80:1 Harmonic Drive

Akut2 × 36 V AgZn (121 Ah)

Suurin mitattu nopeus18 km/h (Eugene Cernan)

Ferenc Pavlicsin GM-tiimi ratkaisi renkaiden ongelman 81 senttimetrin kierretyllä alumiinivanteella, jonka ympärille oli kierretty kudottua sinkitystä teräspianolankaa (800 lankaa pyörää kohden), ja sen päälle oli asennettu titaanisia kulutuskaistaleita, jotka peittivät 50 % kosketuspinnasta, jotta pöly putosi puhtaasti takaisin pinnalle eikä tukkinut verkkoa.

Ehdotetut ajoneuvot • Etelänavan toiminta

Paineettomat maastoajoneuvot, jotka on rakennettu selviytymään kuun yöstä

Apollon maastoajoneuvot toimivat kirkkaassa, lähes päiväntasaajan aamuauringossa kolme päivää, ja ne hylättiin, kun miehistöt lähtivät. Nykyinen kuututkimus tähtää Etelänavalle – Shackletonin ja de Gerlachen kraatterien ympärille – missä Aurinko kohoaa vain 1.5 astetta horisontin yläpuolelle ja luo mustia varjoja -200 °C:ssa vesijäätä sisältävien loukkujen yli.

Pehmeästi valaistu 3D-renderöinti ehdotetusta Artemis-luokan kuun maastoajoneuvosta, joka toimii miehittämättömänä robottimaston lidar-laitteella ja tavaralavalla tasaisella taustalla

3D-renderöinti • Kaksitilainen LTV-arkkitehtuuri

Ehdotettu ajoneuvo NASA LTV Services Program

Miehistö ajaa päivällä, robottigeologi laskeutumisten välissä

Vuonna 2024 NASA valitsi teollisuustiimit, joita johtavat Intuitive Machines, Lunar Outpost ja Venturi Astrolab, kehittämään kuun maastoajoneuvojen malleja. Toisin kuin Apollon kertakäyttöiset kuunbuggyt, näiden ajoneuvojen on kuljetettava kaksi avaruuspukuista astronauttia enintään 20 km:n matkoja varten ja muututtava sitten etäohjatuiksi robottitieteellisiksi alustoiksi ihmistehtävien välisinä kuukausina – selviytyen monipäiväisistä pimennyksistä ladattavilla litium-ioniakuilla ja aktiivisilla lämpöpeitelevyillä.

Pehmeästi valaistu 3D-renderöinti paineistetun planeettamaastoajoneuvon takana olevista suitport-luukuista, joissa näkyy kaksi ulkoista avaruuspukua kiinnitettynä tasaisesti väliseinään

3D-renderöinti • Takana oleva suitport-väliseinä

Ehdotettu ja kenttätestattu NASA SEV & JAXA Lunar Cruiser

Paineistetut ohjaamot ja suitport-läpimurto

Tavanomaisen ilmalukon tyhjentäminen haaskaa arvokasta ohjaamokaasua ja tuo karsinogeenistä pölyä sisään pukujen saappaissa. NASAn kenttätestattu Space Exploration Vehicle (SEV) ja JAXA/Toyota Lunar Cruiser ratkaisevat molemmat ongelmat takana olevilla suitporteilla: avaruuspuvut roikkuvat ulkopuolella takaseinällä, ja astronautit kiipeävät suoraan puvun avoimeen reppuluukkuun ohjaamon sisältä. Näin pöly pysyy pysyvästi ulkopuolella ja EVA-valmistelu lyhenee tunneista kymmeneen minuuttiin.

Vapaan tilan miehistön kuljetus

Henkilökohtaiset potkuripakkaukset ja kuulentäjätutkimukset

Pyörät vaativat maakosketuksen. Kiertoradan mikrogravitaatiossa – ja historiallisissa hätäkonsepteissa karuille kuun kraattereille – miehistön liikkuvuus irtautuu kokonaan maasta.

Lennetty laitteisto (1984)

Miehitetty liikkumisyksikkö (MMU)

Bruce McCandless II:n ja Robert Stewartin STS-41-B-lennolla vapaasti lentämä ja myöhemmin samana vuonna pyörivien viestintäsatelliittien kiinni ottamiseen käytetty 148 kg painava Martin Marietta MMU käytti 24 kylmäkaasutyöntöyksikköä, joissa oli typpeä. Ne oli järjestetty kuuden vapausasteen siirtoon ja kiertoon, ja laitetta ohjattiin sormenpään käsiohjaimilla.

Lennetty turvavarustus

SAFER-itsepelastuspakkaus

Sukkulan satelliittien noutolentojen päätyttyä NASA korvasi kookkaan MMU:n SAFER-laitteella (Simplified Aid For EVA Rescue). Se on kompakti 38 kg painava typpisuihkukaulus, joka kiinnitetään ISS-avaruuspuvun selkäreppua alle. Sen noin 3 m/s:n delta-v on tarkoitettu yksinomaan siihen, että vahingossa irronnut astronautti palautetaan aseman kaiteisiin.

Historiallinen prototyyppi

Bell Lunar Flying Vehicle -tutkimukset

Ennen pyöräillisen LRV:n valintaa NASA teetti Bell Aerosystemsille tutkimuksen rakettikäyttöisistä ”kuun hyppääjistä”. Ne olisivat polttaneet kuunlaskeutujan jäljelle jääneitä hypergolisia polttoaineita ja hypänneet jyrkkiin tulivuoren kraattereihin. Insinöörit hylkäsivät hyppääjän, koska yksi venttiilivika satojen metrien korkeudessa tarkoitti tyhjiössä nollaa liukusuhdetta ja rikkoi miehistön turvallisen takaisinkävelyn vaatimuksen.

Tutustu robottipyöriin ja -kävelijöihin