Tehtävän liikkuvuusvastaukset
Suoraviivaisia teknisiä vastauksia kysymyksiin, joita opiskelijat, kirjoittajat ja avaruuslentojen harrastajat kysyvät useimmin ihmisvoimalla liikkuvista avaruuspyöristä, kuunmönkijöistä ja planeettamönkijöistä.
Kuuhun ei ole koskaan laskeutunut pyöräkulkuneuvoa. Paikallaan pysyviä, pyörättömiä kuntopyöräergometrejä on käytetty kiertoradalla Skylabissa, Salyutissa, Mirissä, Space Shuttle Spacelab -moduuleissa ja Kansainvälisellä avaruusasemalla (CEVIS) astronauttien sydän- ja verenkiertokunnon ylläpitoon. Ennen Apollo 15 -lentoa NASA:n insinöörit tutkivat pinnalla liikkuvia polkukulkuneuvoja ja totesivat, että paineistetun avaruuspuvun taivuttaminen lonkista ja polvista kuluttaa liikaa happea ja jäähdytysvettä verrattuna kevyisiin sähköisiin napamoottoreihin.
Luonnolliset ja synteettiset elastomeerit menettävät joustavuutensa lasisiirtymälämpötilansa alapuolella syvässä kryogeenisessä kylmyydessä (-173°C kuun yössä, -120°C Marsilla) ja murtuvat kuormituksen alla kuin hauras keraaminen materiaali. Tyhjiö ja voimakas ultraviolettisäteily heikentävät myös polymeeriketjuja, ja säätämätön basaltti voi aiheuttaa korjaamattoman puhkeamisen. Sinkitty teräslanka, koneistettu 7075-alumiini ja superelastiset nitinolijouset taipuvat useiden satojen asteiden lämpötila-alueella ilman paineilmaa.
Suoralla viivalla sileässä, paineistetussa käytävässä kyllä. Itse asiassa käänteisen heiluri-kaatumisen kaatumisajat ovat Kuussa noin 2.45 kertaa hitaampia (√6), mikä antaa ratsastajalle runsaasti reaktioaikaa ohjata kallistuksessa. Ongelmat syntyvät kääntyessä, jarruttaessa tai osuessa kiviin löyhällä regoliitilla: kuudesosan pienemmällä alaspäin suuntautuvalla normaalivoimalla etupyörä lipsahtaa sivuttain ennen kuin se tuottaa tarpeeksi keskipakoisvoimaa kääntämään koko hitausmassan.
Eugene Cernan saavutti 18 km/h (11.2 mph) alamäessä Apollo 17:n LRV-3:lla joulukuussa 1972. Tasaisella mare-maalla Apollo-mönkijät kulkivat tyypillisesti 9–11 km/h. Jo 15 km/h:n vauhdissa pienen kraatterin ylitys irrotti kaikki neljä pyörää pinnasta samanaikaisesti.
Polttomoottorit saavat noin 78 % reaktanttimassastaan Maan happirikkaasta ilmakehästä (noin 14.7 kg ilmaa jokaista 1 kg bensiiniä kohden). Ei Kuussa (tyhjiö) eikä Marsilla (95 % CO₂ 0.6 prosentin Maan paineessa) ole vapaata hapetinta. Nestemäisen hapen säiliöiden kuljettaminen mäntämoottorin käyttöön painaa paljon enemmän kuin aurinkopaneelit, polttokennot tai ydinradioisotooppigeneraattorit, jotka käyttävät 90 %:n hyötysuhteella toimivia harjattomia sähkömoottoreita.
Kuunlaskeutujan nousuvaihe jätti raskaan laskeutumisvaiheen pinnalle, ja sillä oli tiukasti säännöstelty hypergolinen polttoaine. Sillä nostettiin kaksi astronauttia ja noin 110 kg arvokkaita geologisia näytteitä takaisin komentomoduulin kohtaamiseen. Mönkijän jättäminen 210 kg painavana parisataa metriä päähän, jotta sen TV-kamera pystyi kuvaamaan lähtöä, maksimoi tieteellisten näytteiden paluun.
Apollo-mönkijöissä oli Boeingin navigointijärjestelmä. Se yhdisti suuntagyroskoopin, joka kohdistettiin ajoittain aurinko–varjo-laitteella (Aurinko liikkuu kuun taivaalla vain 0.5 astetta tunnissa), ja kaikkien neljän pyörän pulssit. Näin laskettiin etäisyys ja suunta takaisin kuunlaskeutujalle 100 metrin tarkkuudella. Nykyiset mönkijät yhdistävät inertiamittausyksiköt (IMU), aurinkoanturit, stereokameran visuaalisen odometrian ja korkearesoluutioisen kiertoradalta tehtävän maastonsovituksen.
NASA:n Mars Exploration Rover Opportunity pitää ennätystä 45.16 kilometrin (28.06 mailia) matkasta, jonka se ajoi Meridiani Planumilla tammikuun 2004 ja kesäkuun 2018 välisenä aikana. Toinen sija kuuluu Neuvostoliiton kuunmönkijälle Lunokhod 2:lle (39 km vuonna 1973). Sitä seuraavat läheisesti miehistön ajama Apollo 17:n LRV-3 (35.89 km) sekä Marsin mönkijät Curiosity ja Perseverance, jotka molemmat lisäävät yhä matkaansa.
Kuunmönkijöitä voivat ohjata suoraan pinnalla olevat astronautit tai etänä, vaikka radiosignaalin kiertomatka Maa–Kuu kestää 2.6 sekuntia. Mars on 4–22 valominuutin päässä. Jos mönkijä ajaisi 10 km/h, se voisi pudota piilossa olevalta rinteeltä kymmenen minuuttia ennen kuin maapallon ohjaajat edes näkevät vaaran. Hidas vaihteisto (noin 4.2 cm/s) moninkertaistaa pienen moottorin vääntömomentin (noin 100 W kokonaisvetotehoa) ja antaa aluksella oleville autonomisille prosessoreille aikaa rakentaa 3D-maastoverkkoja.
Onko sinulla vastaamatta jäänyt liikkuvuuskysymys?
Jos kysymyksesi koskee tiettyä pyöräseosta, tehtäväraporttia tai spekulatiivista ajoneuvon parametria, jota ei ole mainittu yllä, lähetä jäsennelty kysely toimituksemme työpajaan.
Kysy työpajalta