Dossier 02 • Επανδρωμένη πλανητική & τροχιακή κινητικότητα

Μετακίνηση Αστροναυτών

Οι άνθρωποι εξερευνητές φέρνουν γεωλογική διαίσθηση που καμία τηλεχειριζόμενη κάμερα δεν μπορεί να συναγωνιστεί, ωστόσο οι άνθρωποι φέρουν και αυστηρά μεταβολικά ρολόγια. Κάθε επανδρωμένο διαστημικό όχημα —είτε πρόκειται για αναδιπλούμενο σεληνιακό buggy 210 kg, για σακίδιο με ακροφύσια αζώτου ή για δεκάτονο πιεσοστεγές cruiser— είναι βασικά ένας επεκτάτης της αυτονομίας υποστήριξης ζωής.

Πετάμενες και χρηματοδοτούμενες αρχιτεκτονικές

Επαληθευμένη φωτογραφία πτήσης του Apollo 17 Lunar Roving Vehicle σταθμευμένου κοντά σε πεδία βράχων στην κοιλάδα Taurus-Littrow, με αυτοσχέδια επισκευή φτερού

Επαληθευμένη φωτογραφία πτήσης • Apollo 17 LRV-3

Πτητικό σημείο αναφοράς (1971–1972)

Το Apollo Lunar Roving Vehicle

Μόνο τρία επανδρωμένα τροχοφόρα οχήματα έχουν ποτέ λειτουργήσει σε άλλον κόσμο, και και τα τρία παραμένουν σταθμευμένα στη Σελήνη σήμερα: το LRV-1 στο Hadley-Apennine, το LRV-2 στο Descartes και το LRV-3 στο Taurus-Littrow.

Υλικό που έχει πετάξει

Αναδιπλούμενη συσκευασία μέσα στο τεταρτημόριο 1

Για να χωρέσει σε τριγωνικό διαμέρισμα του Lunar Module Descent Stage, ύψους μόλις 1,5 μέτρου, οι μηχανικοί της Boeing και της GM διαίρεσαν τον σωληνωτό σκελετό από αλουμίνιο 2219, μήκους 3,1 μέτρων, σε τρία τμήματα με αναρτήσεις ανάπτυξης με ελατήριο στρέψης. Τραβώντας δύο νάιλον λουριά, οι αστροναύτες στην επιφάνεια μπορούσαν να ξεδιπλώσουν τον σκελετό και να τοποθετήσουν και τους τέσσερις τροχούς στη θέση τους μέσα σε είκοσι λεπτά.

Επειδή τα χοντρά γάντια διαστημικής στολής δεν μπορούν να πιάσουν ένα συμβατικό τιμόνι ή πεντάλ, οι αστροναύτες ελέγχανε την ταχύτητα, τη διεύθυνση Ackermann εμπρός και πίσω και τα μηχανικά τυμπανοειδή φρένα μέσω ενός ενιαίου κεντρικού χειριστηρίου T-handle, τοποθετημένου ανάμεσα στα σωληνωτά καθίσματα τύπου καρέκλας κήπου. Η πλοήγηση βασιζόταν σε κατευθυντικό γυροσκόπιο και οδόμετρο περιστροφής τροχών· δεν υπάρχει παγκόσμιο σεληνιακό μαγνητικό δίπολο για πυξίδα ούτε δορυφορικό σύστημα GPS από πάνω.

Μάζα οχήματος210 kg

Ωφέλιμο φορτίο490 kg (2.3× τη μάζα)

Κινητήρες τροχών4 × 0.25 hp (186 W)

Μειωτήρας ταχύτητας80:1 Harmonic Drive

Μπαταρίες2 × 36 V AgZn (121 Ah)

Μέγιστη καταγεγραμμένη ταχύτητα18 km/h (Eugene Cernan)

Η ομάδα του Ferenc Pavlics στη GM έλυσε το πρόβλημα των ελαστικών με ζάντα από περιστρεφόμενο αλουμίνιο 81 εκατοστών, τυλιγμένη με υφασμένο επιψευδαργυρωμένο χαλύβδινο σύρμα πιάνου (800 νήματα ανά τροχό) και καλυμμένη με λωρίδες πέλματος από τιτάνιο σε σχήμα βέλους, που καλύπτουν το 50% της επιφάνειας επαφής, ώστε η σκόνη να πέφτει καθαρά πίσω στην επιφάνεια αντί να φράζει το πλέγμα.

Προτεινόμενα οχήματα • Επιχειρήσεις Νότιου Πόλου

Μη πιεσοστεγή οχήματα σχεδιασμένα να επιβιώνουν τη σεληνιακή νύχτα

Τα οχήματα Apollo λειτούργησαν στο έντονο πρωινό ηλιακό φως κοντά στον ισημερινό για τρεις ημέρες και εγκαταλείφθηκαν όταν τα πληρώματα απογειώθηκαν. Η σύγχρονη σεληνιακή εξερεύνηση στοχεύει στον Νότιο Πόλο —γύρω από τους κρατήρες Shackleton και de Gerlache— όπου ο Ήλιος ξεπροβάλλει μόλις 1.5 μοίρες πάνω από τον ορίζοντα, ρίχνοντας κατάμαυρες σκιές σε θερμοκρασία -200°C πάνω από παγίδες παγωμένου νερού.

Απαλά φωτισμένη 3D απεικόνιση προτεινόμενου σεληνιακού Terrain Vehicle κατηγορίας Artemis, που λειτουργεί χωρίς πλήρωμα, με ρομποτικό ιστό lidar και φορτηγή πλατφόρμα, σε απλό φόντο

3D απεικόνιση • Αρχιτεκτονική LTV διπλής λειτουργίας

Προτεινόμενο όχημα NASA LTV Services Program

Με πλήρωμα την ημέρα, ρομποτικός γεωλόγος ανάμεσα στις προσεδαφίσεις

Το 2024 η NASA επέλεξε ομάδες της βιομηχανίας με επικεφαλής τις Intuitive Machines, Lunar Outpost και Venturi Astrolab για την εξέλιξη σχεδίων Lunar Terrain Vehicle. Σε αντίθεση με τα μιας χρήσης buggy του Apollo, αυτά τα οχήματα πρέπει να μεταφέρουν δύο αστροναύτες με διαστημικές στολές για έως 20 km ανά αποστολή και στη συνέχεια να μετατρέπονται σε τηλεχειριζόμενες ρομποτικές επιστημονικές πλατφόρμες κατά τους μήνες μεταξύ των ανθρώπινων αποστολών —επιβιώνοντας από πολυήμερες εκλείψεις με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες ιόντων λιθίου και ενεργά παντζούρια θερμικής ρύθμισης.

Απαλά φωτισμένη 3D απεικόνιση πίσω θυρίδων suitport σε πιεσοστεγές πλανητικό όχημα, με δύο εξωτερικές διαστημικές στολές τοποθετημένες επίπεδα στο διάφραγμα

3D απεικόνιση • Πίσω διάφραγμα suitport

Προτεινόμενο και δοκιμασμένο στο πεδίο NASA SEV & JAXA Lunar Cruiser

Πιεσοστεγείς καμπίνες και η επανάσταση του suitport

Η άντληση αέρα από έναν συμβατικό θάλαμο σπαταλά πολύτιμο αέριο της καμπίνας και φέρνει επικίνδυνη σκόνη μέσα στο σπίτι πάνω στις μπότες των στολών. Το δοκιμασμένο στο πεδίο Space Exploration Vehicle (SEV) της NASA και το JAXA/Toyota Lunar Cruiser λύνουν και τα δύο προβλήματα με πίσω suitports: οι διαστημικές στολές κρέμονται εξωτερικά στο πίσω διάφραγμα, και οι αστροναύτες μπαίνουν απευθείας στο ανοιχτό καπάκι του σακιδίου της στολής από μέσα από την καμπίνα, σφραγίζοντας τη σκόνη μόνιμα έξω, ενώ μειώνουν την προετοιμασία EVA από ώρες σε δέκα λεπτά.

Μεταφορά πληρώματος σε ελεύθερο χώρο

Προσωπικά πακέτα προώθησης και μελέτες σεληνιακού ιπτάμενου οχήματος

Οι τροχοί απαιτούν επαφή με το έδαφος. Σε τροχιακή μικροβαρύτητα —και στα ιστορικά έκτακτα σχέδια για τους τραχείς σεληνιακούς κρατήρες— η κινητικότητα του πληρώματος εγκαταλείπει εντελώς το έδαφος.

Πτητικός εξοπλισμός (1984)

Manned Maneuvering Unit (MMU)

Πετάχτηκε ελεύθερα από τους Bruce McCandless II και Robert Stewart στην πτήση STS-41-B και χρησιμοποιήθηκε αργότερα μέσα στην ίδια χρονιά για τη σύλληψη περιστρεφόμενων δορυφόρων επικοινωνίας. Το MMU της Martin Marietta, βάρους 148 kg, χρησιμοποιούσε 24 προωθητήρες ψυχρού αερίου αζώτου, διατεταγμένους για μετατόπιση και περιστροφή με έξι βαθμούς ελευθερίας, και ελεγχόταν μέσω χειριστηρίων με την άκρη των δακτύλων.

Εξοπλισμός Ασφαλείας σε Πτήση

Σακίδιο Αυτοδιάσωσης SAFER

Όταν τελείωσαν οι πτήσεις ανάκτησης δορυφόρων με το Shuttle, η NASA αντικατέστησε το ογκώδες MMU με το SAFER (Simplified Aid For EVA Rescue), έναν συμπαγή κολάρο 38 kg με προωθητήρες αζώτου, που στερεώνεται κάτω από το σακίδιο της διαστημικής στολής του ISS. Διαθέτει περίπου 3 m/s μεταβολής ταχύτητας αποκλειστικά για να επιστρέψει έναν αστροναύτη που αποσπάστηκε κατά λάθος στα κάγκελα του σταθμού.

Ιστορικό Πρωτότυπο

Μελέτες Σεληνιακών Πτητικών Οχημάτων της Bell

Πριν επιλεγεί το τροχοφόρο LRV, η NASA ανέθεσε στην Bell Aerosystems τη μελέτη «σεληνιακών πηδηχτών» με πρόωση πυραύλου, που θα κάιγαν τα υπολειπόμενα υπερυφυή προωθητικά του Lunar Module για να εκτοξευθούν μέσα σε απότομες ηφαιστειακές καλντέρες. Οι μηχανικοί εγκατέλειψαν τον πηδηχτή επειδή μία και μόνο βαλβίδα που θα αστοχούσε εκατοντάδες μέτρα ψηλά δεν προσέφερε καμία αεροδυναμική ολίσθηση στο κενό και παραβίαζε την ασφάλεια της επιστροφής του πληρώματος.

Εξερεύνηση Ρομποτικών Τροχών και Βαδιστών