Küldetési mobilitási válaszok
Egyszerű mérnöki válaszok azokra a kérdésekre, amelyeket a diákok, írók és űrrepülés-rajongók a leggyakrabban tesznek fel az emberi erővel hajtott űrkerékpárokról, holdi buggykről és bolygói járókról.
Kerekes kerékpár soha nem szállt le a Holdon. Kerék nélküli, álló kerékpár-ergométerek már működtek pályán a Skylabon, a Szaljutokon, a Miren, a Space Shuttle Spacelab moduljaiban és a Nemzetközi Űrállomáson (CEVIS), az űrhajósok keringési állóképességének fejlesztésére. A NASA mérnökei az Apollo 15 előtt tanulmányozták a felszíni pedálos járműveket. Arra jutottak, hogy a nyomás alatt álló űrruha csípő- és térdízületeinek behajlítása több oxigént és hűtővizet emészt fel, mint a könnyű elektromos kerékagymotorok.
A természetes és szintetikus elasztomerek mély kriogén hidegben (holdi éjszakán -173 °C, Marson -120 °C) az üvegesedési hőmérsékletük alá kerülnek. Terhelés alatt törékeny kerámiaként törnek szét. A nagy vákuum és az intenzív ultraibolya fény szintén lebontja a polimerláncokat, a mállatlan bazaltszilánkok pedig javíthatatlan kilyukadás veszélyét hordozzák. A horganyzott acélhuzalból szőtt kerekek, a megmunkált 7075-ös alumínium és a szuperelasztikus nitinol-ötvözet rugók sűrített levegő nélkül is több száz fokon át rugalmasak maradnak.
Egyenes vonalban, egy sima, nyomás alatt álló folyosón igen. A fordított ingás billenési esés a Holdon körülbelül 2,45-ször (√6) lassabban történik, így az ember bőven időt kap, hogy dőlés közben kormányozzon. A hiba kanyarodáskor, fékezéskor vagy laza regolitban kőbe ütközéskor következik be. Hatszor kisebb lefelé ható normálerő mellett az első gumi oldalirányban kicsúszik, mielőtt elegendő centripetális erőt tudna kifejteni a teljes tehetetlenségi tömeg elforgatásához.
Eugene Cernan lefelé haladva 18 km/h (11,2 mph) sebességet ért el az Apollo 17 LRV-3 járójával 1972 decemberében. Sík mare-területen az Apollo járók jellemzően 9–11 km/h sebességgel haladtak. Már 15 km/h-nál is kis kráterekbe ütközéskor mind a négy kerék egyszerre emelkedett el a felszíntől.
A belső égésű motorok reaktánstömegük körülbelül 78%-át a Föld oxigénben gazdag légköréből nyerik: 1 kg benzin elégetéséhez körülbelül 14,7 kg levegőt használnak. Sem a Hold (vákuum), sem a Mars (95% CO₂, a földi nyomás 0,6%-án) nem szolgáltat szabad oxidálószert. A folyékony oxigéntartályok, amelyek egy dugattyús motort működtetnének, sokkal többet nyomnak, mint a napelemek, üzemanyagcellák vagy nukleáris radioizotóp-generátorok, amelyek 90%-os hatásfokú, kefe nélküli elektromotorokat hajtanak.
A Holdkomp felszálló egysége a nehéz leszálló egységet a felszínen hagyta. Szigorúan adagolt öngyulladó hajtóanyaga két űrhajóst és körülbelül 110 kg felbecsülhetetlen értékű geológiai mintát juttatott vissza a parancsnoki modullal való találkozóig. A 210 kg-os járót néhány száz méterrel arrébb parkolták, hogy a tévékamera filmezhesse a felszállást. Ezzel a tudományos mintavisszaszállítás volt a lehető legnagyobb.
Az Apollo járókon Boeing navigációs rendszer volt. Ez egy irányjelző giroszkópot használt, amelyet időszakosan napárnyék-eszközzel igazítottak, mert a Nap a holdi égbolton óránként csak 0,5 fokot mozog. Emellett mind a négy kerékről érkező impulzusokat is feldolgozott, hogy 100 méteren belül kiszámolja a távolságot és az irányt a Holdkompig. A modern járók inerciális mérőegységeket (IMU), napérzékelőket, sztereókamerás vizuális odometriát és nagy felbontású keringő terep-illesztést egyesítenek.
A NASA Mars Exploration Rover Opportunity tartja a rekordot: 45.16 kilométert (28.06 mérföldet) tett meg a Meridiani Planumon 2004 januárja és 2018 júniusa között. A második helyen a szovjet holdjáró, a Lunokhod 2 áll (39 km 1973-ban). Őt szorosan követi az Apollo 17 személyzettel közlekedő LRV-3 (35.89 km), valamint a Mars-járók, a Curiosity és a Perseverance, amelyek mindketten tovább növelik a megtett távolságot.
A holdi járókat a fedélzeti űrhajósok közvetlenül kormányozhatták, vagy távirányíthatták a Föld–Hold 2,6 másodperces oda-vissza rádiókésleltetésével. A Mars 4–22 fényperc távolságra van. Ha egy járó 10 km/h sebességgel haladna, tíz perccel azelőtt zuhanhatna le egy rejtett lejtőről, hogy az irányítók a Földön egyáltalán észlelnék a veszélyt. A lassú fokozat (~4.2 cm/s) megsokszorozza a kis motornyomatékot (~100 W összes hajtóteljesítmény), és időt ad a fedélzeti autonóm feldolgozóknak 3D terepi hálók felépítésére.
Van megválaszolatlan mobilitási kérdése?
Ha a kérdés egy konkrét kerékötvözetre, küldetésjelentésre vagy spekulatív járműparaméterre vonatkozik, amely fent nem szerepel, küldjön strukturált kérdést szerkesztőségi műhelyünknek.
Forduljon a műhelyhez