USA:s president Barack Obama och första damen Michelle Obama tittar på NASA:s elektriska månrover som tar upp baksidan av invigningsparaden. Alex Wong/Getty Images Antag att du reser till en nationalpark för första gången. Dessutom, antar att det inte finns någon kollektivtrafik på din planerade destination, och sevärdheterna du vill se är långt ifrån varandra. Vad skulle du göra? Många människor skulle ta med sig en cykel eller en bil för att resa runt. Men tänk om parken var 252, 000 miles (405, 500 kilometer) bort på månen? Nu hur tar du dig runt?
Om du hade den extraordinära turen att vara en av astronauterna att gå på månen under de första Apollo -uppdragen, du använde dina ben. Din utforskning begränsades av hur långt du kunde gå medan du bar hundratals kilo rymddräkt, utrustning och bergprover. Dina livsstödssystem, som kan fungera i cirka 4 timmar, hindrade också hur långt du kunde vandra. Men Apollo -astronauter från senare uppdrag, som 15-17, körde bil, a månfärdande fordon ( LRV ) som liknade en sandvagn.
Nu när NASA överväger att återvända till månen för utökade uppdrag och etablera en månbas, mer sofistikerade månrovers behövs med större räckvidd och kanske till och med livskapacitet. (I den här artikeln kommer vi att fokusera på bemannade rovers snarare än på de robotar som nu kryssar runt Mars eller som någon gång kan utforska månen). För att möta dessa behov, NASA har utvecklat prototyper av två nya rovers. Den ena är en tryckfri månbil eller vagn. Den andra kallas på olika sätt för månens elektriska rover (LER) eller den lilla trycksatta rovern (SPR). Medan den ursprungliga LRV var som en sandvagn, SPR är mer som en förlängd minibuss som kan passera månen. Nyligen, SPR korsade Pennsylvania Avenue som deltagare i president Obamas invigningsparad.
Låt oss sätta oss bakom ratten på några av dessa rovers, Börja med de äldre från Apollo -dagarna och arbeta oss fram mot de framtida fordon som astronauter kan ta med sig när de besöker månen ytterligare ett besök 2020.
Innehåll
I december 1972, Apollo-astronauterna Eugene Cernan och Harrison Schmitt tillbringade cirka 75 timmar med att utforska månens Taurus-Littrow-dal. De två var de sista människorna som gick eller cyklade på månen - hjälpte i sina utforskningar av ett månfärdande fordon. Foto med tillstånd av NASA Det är tidigt 1970 -tal och en Apollo -astronaut hänger på månen med några kollegor. Klädd i den nödvändiga skrymmande rymddräkten, han måste utforska en krater flera mil bort, så han går mot rovern. Han kliver upp 35 centimeter i sätet i gräsmattan i mittfacket i aluminiumchassit. Rovern är cirka 10 fot lång (3 meter), 6 fot bred (nästan 2 meter) och nästan 4 fot (1 meter) hög. Det är ungefär lika stort som en modern Volkswagen Beetle.
Hans partner ansluter honom till den andra platsen när den första astronauten undersöker LRV. Kommunikationsutrustningen (höghastighetsantenn för bilder och data, låg förstärkningsantenn för röst- och TV-kamera), ström (två 36-voltsbatterier) och navigationsutrustning finns i det främre facket. I mittfacket finns de två sätena, displayenheten och handkontrollen för att köra LRV. Förvaringsfacket bakom dem rymmer vetenskapligt provtagningsutrustning (verktyg, påsar). Under dem är roverns fyra hjul var och en gjord av två aluminiumramar (en inre och yttre ram), medan själva däcken är gjorda av galvaniserat pianotråd med titanchevronbanor.
Den utsedda föraren tittar ner på displaykonsolen i mitten av LRV -besättningsfacket för att få sitt lager. Navigationsskärmen sitter ovanpå med en datorskärm, en solkompass, hastighetsvisning (0-12 mph, 0-20 km / tim), återställningsknappar och en stigningsmätare som spårar lutningen som rovern befinner sig på. På botten är strömbrytarna som fördelar ström från de två batterierna, batteriövervakarna och omkopplarna som styr de elektriska styrmotorerna och drivmotorerna.
Innan astronauten kan börja köra, han måste slutföra startlistan, det första steget är att se på solen med solkompassen. När han väl läste den för människorna vid missionskontrollen, de skickar tillbaka data för att programmera navigationsdatorn. Denna avläsning ger LRV -navigationsdatorn en referenspunkt nära månmodulen, Apollo landningsbåtar som fungerar som deras hemmabas medan de är på månen. Under drift, datorn håller reda på roverns bäring med avseende på månmodulen med hjälp av ett gyroskop och genom att mäta avstånd (räckvidd) genom antalet hjulvarv. En kompass på displayen visar månens norr.
När checklistan är klar, det är dags att ge sig ut.
Apollo 17 -befälhavare Gene Cernan som kör LRV -fotot med tillstånd av NASA Apollo LRV kom inte med någon ratt i sig. Det gjorde, dock, ha en handkontroll precis bakom displaykonsolen på ett armstöd, som samordnade styrningen, driva motorer och bromsar. Kontrollenheten var placerad i mitten av besättningsfacket så att endera astronauten kunde köra, även om befälhavaren vanligtvis gjorde utmärkelsen. Det kom också med ett T-handtag för enkel användning med kostymens skrymmande handskar.
Varje hjul i LRV kan fungera oberoende av en elmotor och styra oberoende av de andra hjulen så att LRV kan vända även om en styrlänk inte fungerar. Liknande, varje hjul hade också oberoende bromsar. För NASA, redundans har alltid varit en prioritet. Dessutom, denna inställning tillät en snäv svängradie på 3 meter.
T-handtaget kan svänga åt vänster, höger, fram eller bak och gå framåt eller bakåt. Det kom också med en knapp som kunde låsa regulatorn för användning i en riktning framåt, samt en ring för att lossa parkeringsbromsen. Handkontrollens rörelser styrde LRV så här:
Låt oss återvända till våra två astronauter som reser utåt för att utforska kratern. LRV:s upphängning minimerar stötarna i den ojämna terrängen, men de är fastspända med tåhållare, handtag och säkerhetsbälten i alla fall. Även om LRV är utformad, gå uppför en sluttning så brant som 25 grader eller för att resa så långt som 67 kilometer, de reser inte mer än 10 kilometer från månmodulen. Om rovern misslyckades, de kunde fortfarande gå tillbaka till modulen innan deras livsstödssystem tog slut.
Och oväntade problem, mekaniskt och i övrigt, inträffade. Till exempel, på uppdraget Apollo 17, Befälhavare Gene Cernan bröt av en bit av roverns stänkskärm när en hammare i hans rymddräktsficka fångade den när han gick förbi. Skärmen blockerade måndammet som sparkades upp av roverns maskhjul. Om astronauterna inte hade reparerat skärmen, hjulen skulle ha täckt astronauterna och utrustningen i måndamm - en fara för både männen och utrustningen. De skapade en ny skärm från en laminerad karta och gaffatejp, vilket gjorde att de kunde fortsätta använda fordonet. Ganska genialt.
Vad händer när LRV når sitt mål?
När astronauterna anländer till sin destination, de stannar och drar åt parkeringsbromsen. Efter att ha klättrat ut, de justerar både hög- och lågförstärkningsantennerna till jorden så att de kan kommunicera med uppdragskontroll. Missionskontroll driver fjärrkontrollens TV -kamera medan astronauterna distribuerar utrustning och hämtar sten- och jordprover, som de placerar på baksidan av LRV.
Men hur mycket kan de transportera i vägen för bergprover? Även om LRV själv väger 460 pund (209 kilo) på jorden, den kan stödja 1, 090 pund (490 kilo) fullastad. Det inkluderar två astronauter i kostymer och ryggsäckar (800 pund eller 363 kilo), kommunikationsutrustning (100 kilo eller 45 kilo), vetenskaplig utrustning (120 kilo eller 54 kilo) och månberg (60 kilo eller 27 kilo) [källa:NASA]. Det är faktiskt inte en stor viktmängd för prover om några större exemplar råkade fånga en astronauts öga.
När de väl har fastställt sina mål på platsen, astronauterna går vidare till en annan plats och upprepar sitt arbete. De besöker flera platser på en enda utflykt innan de återvänder till månmodulen för att lossa prover, vila och förbered dig på nästa dags månvandring.
Detta anmärkningsvärda fordon utökade vårt utbud av månutforskning. Den längsta enskilda LRV -enheten klockade in på 20,1 miles (20,1 kilometer) på ett avstånd av 7,7 miles (7,6 kilometer) från månmodulen under Apollo 17 -uppdraget.
Nu när vi har upplevt Apollo LRV, låt oss titta på de mycket nyare månrover -koncepten.
Flyg mig till månen
Boeing Aerospace Company byggde fyra LRV för Apollo -programmet. Tre flög på Apollo-flyg 15-17, och en förvarades för delar efter att senare Apollo -flyg avbröts. Den totala kostnaden var 38 miljoner dollar för roversna, två 1/6 gravitation simulatorer och en tränare [källa:Williams].
Roversna anlände till månen hopfälld i en kvadrant av månmodulens nedstigningsstadium. På astronauternas första månvandring, de skulle distribuera rovern från nedstigningsmodulen med hjälp av kablar och fälla ut den med släppkablar på LRV. Det sista steget var att fästa skärmarna.
Läs mer
Rymddräktsingenjören Dustin Gohmert driver NASA:s nya månbilsprototyp genom Johnson Space Center's Lunar Yard. Lastbilen byggdes för att göra saker som terrängkörning lätt. Foto med tillstånd av NASA Medan Apollo LRV huvudsakligen användes för att utöka astronauternas utforskningsmöjligheter under en kortare vistelse på månen, NASA planerar att bygga en månbas för längre uppdrag - månader till år kontra Apollos dagar. Längre uppdrag kräver fordon som klarar tungt arbete, som konstruktion, gräva och släpa laster. För detta ändamål, NASA har designat en prototyp månbil.
Månbilen är en mobil plattform för resor på månen. Liksom dess förfäder från Apollo, det är inte trycksatt, så astronauter måste bära rymddräkter medan de använder den. Lastbilen är konstruerad för att flytta last, och NASA undersöker möjligheten att lägga till annan utrustning till den, som en grävmaskin eller kran. Lastbilen är avsedd att bära upp till fyra astronauter.
Astronautföraren står vid förarens abborre. Han eller hon kan se sig omkring i alla riktningar för att flytta lastbilen. Lastbilen har sex hjul, och varje hjul har två däck. Hjulen kan styras oberoende i en rotation på 360 grader. Denna inställning ger lastbilen enorm manövrerbarhet. Det kan gå åt vilket håll som helst:framåt, bakåt, i sidled eller någon kombination därav.
Två elmotorer driver lastbilen med en tvåväxlad växellåda. Lastbilen kan sänka till marknivå och höja sig upp igen med en lyftkraft på 4, 000 pund (17, 800 newton). Den kan uppnå en maximal hastighet på 15 mph eller 25 km / h när den lastas ur.
Prototypen månbil har utvecklats vid NASA:s Johnson Space Center i Houston och testats vid centrumets månsimuleringsområde vid Moses Lake, Tvätta., där sanddynerna kan simulera månmiljön.
Låt oss titta på det nya trycksatta rover -konceptet.
Klarar ditt månkörningstestPrecis som en studentförare måste lära sig att köra en bil, astronauter måste lära sig att köra rovers som en del av utbildningen för alla uppdrag där en rover kommer att vara inblandad. För befälhavarna och månmodulens piloter på Apollo-flyg 15-17, det innebar att träna med en rover i Arizona -öknen i månader. Eftersom de nya roversna är prototyper snarare än produktionsmodeller, ingenjörsteam (som inkluderar några astronauter) kör och utvärderar på olika testplatser. När NASA väl har upprättat månuppdrag med utsedda besättningar, dessa astronauter kommer att börja roverutbildning, men det kommer inte vara på ett tag.
Tror du att du kan tillbringa upp till tre dagar att bo och arbeta där inne? Foto med tillstånd av NASA Både Apollo LRV och rymdbilen var och kommer att drivas av astronauter i rymddräkter. Det betyder att månutforskning begränsas av livslängden som dräkterna ger. En annan nackdel med rovers utan tryck är att de inte skyddar astronauterna från soluppblåsningar, som potentiellt kan utsätta dem för dödliga doser av strålning. Men en rover med en pressad miljö skulle göra det möjligt för astronauter att utforska mer av månen och erbjuda ett akut skydd mot oväntade solhändelser.
Det är tanken bakom NASA:s lilla trycksatta rover. SPR består av en trycksatt livsmodul som är monterad på månbilens chassi. Från SPR, astronauter kunde utforska månens yta från en cockpit med ett stort synfält. De kan också utrusta modulen som en fältvetenskaplig station. Faktiskt, SPR kan gå i stort sett vart som helst som månbilen går.
Roverns livsmodul (eller livsmiljö) skulle göra det möjligt för två astronauter-fyra i nödsituationer-att leva och arbeta bekvämt i en "skjortärmsmiljö" i upp till tre dagar. En skjortärmsmiljö betyder bara en där astronauterna inte behöver bära sina rymddräkter. Månbasen är en annan sådan miljö.
Trycksatt modul har ett litet badrum, ett imma duschhuvud för svampbad, sekretessgardiner, skåp för verktyg, arbetsbänk och två besättningsstolar som fälls tillbaka till sängar. Astronauterna måste rehydrera matförpackningar eftersom det inte finns något kök. Alla funktioner är platsbesparande. Under fälttester i Arizona, astronauten Mike Gernhardt rapporterade att det kändes bekvämt, även som rymdfärjan [källa:NASA].
Astronauter kan komma in och ut från modulen från en skjortärmsmiljö till en annan genom att använda en airlock-dockningslucka. De kan också gå ut och gå in i rovern direkt i sina rymddräkter genom passformen utan att behöva trycksätta livsmiljömodulen. Det är en bedrift som Apollo-astronauter skulle avundas eftersom de var tvungna att göra trycket nedtryckt och repressurera hela månmodulen när de lämnade och gick in igen. Och till skillnad från Apollo, astronauterna skulle inte behöva ta med sig sina dammiga rymddräkter inuti, därigenom håller livsmiljöns insida renare. Vid test av passformen, astronauter kan ta på rymddräkter på 10 minuter eller mindre.
Inuti alla livsmiljöer, som månmodulen eller rymdfärjan, instrumenten genererar värme. För att hålla en konstant inre temperatur, överskottsvärme måste avvisas till yttre rymden. Månmodulen avvisade värmeenergi genom att förånga vatten. Rymdfärjan använder radiatorer. SPR -livsmodulen avvisar intern värme genom att smälta is i ett islås runt passformen, vilket minskar mängden vatten som rovern måste bära.
SPR -specifikationer (med chassi)Vikt :8, 818 pund eller 4, 000 kilo
Nyttolast :8, 818 pund eller 4, 000 kilo
Höjd :14,1 fot eller 4,3 meter
Längd :14,8 fot eller 4,5 meter
Bredd på hjul :13,1 fot eller 4 meter
Fart :6 mph eller 10 km / h
Räckvidd :144 miles eller 240 kilometer
[källa:NASA]
Läs mer
NASAs senaste rover kammar en kulle vid Black Point Lava Flow i Arizona, webbplatsen för 2008 Desert RATS - eller Research and Technology Studies - tester. Foto med tillstånd av NASA/Regan Geeseman Innan de nya månrover -koncepten går någonstans nära månen, de kommer att testas och testas igen i månliknande miljöer. Sådana miljöer bör ha terräng som liknar månens och helst uppleva extrema temperaturer. NASA har flera platser där den gillar att testa sina koncept.
Ökenmiljöer som sanddynerna i Moses Lake, Tvätta., och Black Point, Ariz., tillhandahålla terräng av denna världstyp, samt extrem värme, som temperaturerna i direkt månljus. Kalla temperaturer och månlandskap finns på Haughton -basen på Devon Island i polcirkeln. Antarktis tillhandahåller också en liknande väl lämpad miljö för att testa teknik för månrover och månbas.
I ett tre-dagars test av SPR på Black Point, ett team av astronauter och geologer anklagades för att lära sig så mycket de kunde om lavaströmmarna genom att använda SPR. Astronauten Mike Gernhardt rapporterade att deltagarna tillbringade mindre tid i rymddräkter och att de var mer produktiva. Alla inblandade i programmet hyllade testet som en framgång. Deltagarna lärde sig till och med hur man byter ett slätt däck när man bär en rymddräkt [källa:NASA].
För närvarande, bara Kina och USA driver aktivt ett bemannat månprogram. Kineserna presenterade nyligen en kärnkraftsdriven robotmånrover, men de har inte diskuterat ett bemannat fordon. Än så länge, NASA har mer erfarenhet av att placera en man på månen och att designa och driva månrovers.
Månbilen och SPR representerar endast två tekniker i NASA Exploration Division's Return to the Moon -projektet. NASA utvecklar och testar också koncept som uppblåsbara livsmiljöer för en månbas. Så småningom, uppskjutningsfordonen Orion CEV och Ares kan ersätta den nuvarande rymdfärjan. Med all denna teknik i handen, NASA hoppas kunna återvända män till månen 2020.
Fortsätt läsa för fler länkar om artiklar du kanske gillar, inklusive månlandningar, Mars rovers och Google Lunar X Prize.
