Hoe Lunar Rovers Werkt

{h1}

Maanluvers hebben onze kennis van de maan vergroot door ons lange afstanden te laten afleggen. Zie wat de toekomst biedt voor maanrovers en hoe ze zijn veranderd.

-Stel dat je voor de eerste keer naar een nationaal park reist. Stel dat er op uw geplande bestemming geen openbaar vervoer is en dat de bezienswaardigheden die u wilt zien ver uit elkaar liggen. Wat zou jij doen? Veel mensen zouden een fiets of een auto meenemen om rond te reizen. Maar wat als dat park 252.000 mijl (405.500 kilometer) op de maan zou zijn? Hoe kom je er nu rond?

Als je het buitengewone geluk had om een ​​van de astronauten te zijn die op de maan liep tijdens de eerste paar Apollo-missies, gebruikte je je benen. Je verkenning werd beperkt door hoe ver je kon lopen terwijl je honderden kilo aan ruimtepak, uitrusting en rotsmonsters droeg. Je levensondersteunende systemen, die ongeveer 4 uur konden functioneren, belemmerden ook hoe ver je kon dwalen. Maar Apollo-astronauten van latere missies, zoals 15-17, reed een auto, een maan zwervend voertuig (LRV) die leek op een buggy.

-Nu dat NASA overweegt terug te keren naar de maan voor langere missies en het vestigen van een maanbasis, zijn meer geavanceerde maanrovers nodig met een groter bereik en misschien zelfs levend vermogen. (In dit artikel zullen we ons concentreren op bemande rovers in plaats van robotachtige ritten die nu rond Mars rijden of die op een dag de maan kunnen verkennen). Om aan deze behoeften te voldoen, heeft NASA prototypen ontwikkeld van twee nieuwe rovers. Een daarvan is een drukloze maanwagen of strijdwagen. De andere wordt op verschillende manieren de Lunar Electric Rover (LER) of de kleine onder druk staande rover (SPR) genoemd. Hoewel de oorspronkelijke LRV een soort duinbuggy was, lijkt de SPR meer op een verlengde minibus die de maan kan doorkruisen. Onlangs bereikte de SPR Pennsylvania Avenue als deelnemer aan de inaugurele parade van president Obama.

Laten we achter het stuur kruipen van een aantal van deze rovers, te beginnen met de ouderen uit de Apollo-dagen en ons een weg banen naar de toekomstige voertuigen die astronauten mee kunnen nemen wanneer ze de maan betalen voor een volgend bezoek in 2020.

Het Apollo Lunar Roving Vehicle

In december 1972 brachten de astronauten van de Apollo, Eugene Cernan en Harrison Schmitt, ongeveer 75 uur door met het verkennen van de vallei van de Taurus-Littrow in de maan. De twee waren de laatste mensen die op de maan wandelden of reden - geholpen door hun verkenningstocht door een maanzwervend voertuig.

In december 1972 brachten de astronauten van de Apollo, Eugene Cernan en Harrison Schmitt, ongeveer 75 uur door met het verkennen van de vallei van de Taurus-Littrow in de maan. De twee waren de laatste mensen die op de maan wandelden of reden - geholpen door hun verkenningstocht door een maanzwervend voertuig.

- Het is begin jaren 70 en een Apollo-astronaut hangt samen met enkele collega's op de maan. Gekleed in het vereiste omvangrijke ruimtepak, moet hij een krater enkele kilometers verderop verkennen, dus hij gaat op weg naar de rover. Hij stapt 14 centimeter (35 centimeter) omhoog in het type stoel van het gazon-stoel in het midden compartiment van het aluminium chassis. De rover is ongeveer 10 voet lang (3 meter), 6 voet breed (bijna 2 meter) en bijna 4 voet (1 meter) hoog. Het is ongeveer zo groot als een moderne Volkswagen-kever.

Zijn partner voegt zich bij hem in de andere stoel terwijl de eerste astronaut de LRV onderzoekt. De communicatieapparatuur (high-gain antenne voor foto's en gegevens, low-gain antenne voor spraak- en tv-camera), voeding (twee 36-volt batterijen) en navigatie-apparatuur bevinden zich in het voorste compartiment. In het middelste compartiment zijn de twee stoelen, de display-eenheid en de handcontroller voor het besturen van de LRV. Het opbergcompartiment daarachter bevat wetenschappelijke en rotssteekproeven (gereedschappen, tassen). Onder hen zijn de vier wielen van de rover elk gemaakt van twee aluminium frames (een binnen- en buitenframe), terwijl de banden zelf zijn gemaakt van gegalvaniseerd pianokransgaas met titanium chevron-loopvlakken.

De aangewezen bestuurder kijkt neer op de displayconsole in het midden van het LRV bemanningscompartiment om zijn positie te bepalen. Het navigatiedisplay bevindt zich bovenaan met een computerscherm, een zon-kompas, snelheidsdisplay (0-12 mph, 0-20 km / u), resetknoppen en een pitch-angle-meter die de helling volgt waar de rover op staat. Aan de onderkant bevinden zich de voedingsschakelaars die stroom van de twee batterijen verdelen, de batterijvermogensmonitors en de schakelaars die de elektrische stuurmotoren en aandrijfmotoren besturen.

Voordat de astronaut kan beginnen met rijden, moet hij de opstartchecklist voltooien, waarvan de eerste stap het waarnemen van de zon is met het kompas. Zodra hij die lezing aan de mensen geeft bij de missiebeheersing, sturen ze gegevens terug om de navigatiecomputer te programmeren. Deze lezing geeft de LRV-navigatiecomputer een referentiepunt in de buurt van de maanmodule, het Apollo-landingsvaartuig dat op de maan als thuisbasis dient. Tijdens het gebruik houdt de computer het lager van de rover in de gaten met betrekking tot de maanmodule door een gyroscoop te gebruiken en door de afstand (bereik) te meten door het aantal wielomwentelingen. Een kompas op het scherm toont het maan noorden.

Zodra de checklist is voltooid, is het tijd om uit te gaan.

Rijden op de maan met de Apollo LRV

Apollo 17 Commandant Gene Cernan die de LRV bestuurt

Apollo 17 Commandant Gene Cernan die de LRV bestuurt

- De Apollo LRV kwam niet per se met een stuurwiel. Er zat echter wel een handcontroller achter de displayconsole op een armleuning, die de besturing coördineerde, motoren en remmen aandreef. De controller bevond zich in het midden van het bemanningscompartiment, zodat de astronaut kon rijden, hoewel de commandant meestal de eer gaf. Het kwam ook met een T-hendel voor eenvoudige bediening met de dikke handschoenen van het pak.

Elk wiel van de LRV zou onafhankelijk van elkaar kunnen werken met een elektromotor en onafhankelijk van de andere wielen kunnen sturen, zodat de LRV zou kunnen draaien, zelfs als een stuurstang zou falen. Op dezelfde manier had elk wiel ook onafhankelijke remmen. Voor NASA is redundantie altijd een prioriteit geweest.Bovendien maakte deze opstelling een kleine draaicirkel van 10 voet (3 meter) mogelijk.

De T-hendel kan links, rechts, voor of achter draaien en naar voren of achteren bewegen. Het kwam ook met een knop die de controller kon vergrendelen voor gebruik in voorwaartse richting, evenals een ring om de parkeerrem vrij te geven. De bewegingen van de handcontroller hebben de LRV op deze manier geleid:

  • Vooruit draaien = vooruit versnellen
  • Achterwaarts kantelen = achteruit versnellen
  • Draai naar links = draai naar links
  • Draai naar rechts = draai naar rechts
  • Schuif de hendel naar achteren = gebruik de rem en schakel de gashendel uit
  • De regelaar helemaal naar achteren schuiven = activeer de parkeerrem

Laten we terugkeren naar onze twee astronauten die naar buiten reizen om de krater te verkennen. De ophanging van de LRV minimaliseert de oneffenheden op het oneffen terrein, maar ze zijn toch vastgebonden met handvaten, handgrepen en veiligheidsgordels. Hoewel de LRV is bestemd om een ​​helling op te gaan die zo steil is als 25 graden of om te reizen tot 67 kilometer (67 mijl), zullen ze niet meer dan 10 kilometer van de maanmodule afleggen. Als de rover faalde, konden ze nog steeds teruglopen naar de module voordat hun levensondersteunende systemen op waren.

En onverwachte problemen, mechanisch en anderszins, deden zich voor. Op de missie van Apollo 17 brak bevelhebber Gene Cernan bijvoorbeeld een stuk van het spatbord van de rover af toen een hamer in zijn ruimtepak de zak beetpakte toen hij langskwam. Het spatbord blokkeerde het maanstof dat door de meshwielen van de rover werd getrapt. Als de astronauten het spatscherm niet hadden gerepareerd, zouden de wielen de astronauten en uitrusting in maanstof hebben bedekt - een gevaar voor zowel de mannen als de uitrusting. Ze maakten een nieuw spatbord van een gelamineerde kaart en ducttape, waardoor ze het voertuig konden blijven gebruiken. Behoorlijk ingenieus.

Wat gebeurt er als de LRV zijn bestemming bereikt?

Een LRV-stop op de maan

- Zodra de astronauten op hun bestemming aankomen, stoppen ze en zetten ze de parkeerrem aan. Nadat ze zijn uitgekomen, passen ze de antennes met hoge en lage versterking weer op de aarde aan, zodat ze kunnen communiceren met missiecontrole. Missiecontrole bedient de tv-camera van de LRV op afstand, terwijl de astronauten apparatuur inzetten en rots- en grondmonsters nemen die ze achter in de LRV plaatsen.

Maar hoeveel kunnen ze op de manier van steenstalen vervoeren? Hoewel de LRV zelf 460 pond (209 kilogram) op aarde weegt, kan hij volledig geladen 1,080 pond (490 kilogram) ondersteunen. Dat omvat twee astronauten in pakken en rugzakken (800 pond of 363 kilogram), communicatieapparatuur (100 pond of 45 kilogram), wetenschappelijk materiaal (120 pond of 54 kilogram) en maanstenen (60 pond of 27 kilogram) [bron: NASA]. Dat is eigenlijk geen groot gewichtsaftrek voor monsters als een aantal grotere exemplaren toevallig het oog van een astronaut zagen.

Zodra ze hun doelstellingen op de site vaststellen, gaan de astronauten naar een andere site en herhalen ze hun werk. Ze bezoeken meerdere locaties op een enkele excursie voordat ze terugkeren naar de maanmodule om monsters te lossen, te rusten en zich voor te bereiden op de maanwandeling van de volgende dag.

Dit opmerkelijke voertuig breidde ons bereik van maanverkenning uit. De langste enkele LRV-schijf werd ingeklokt op 20,5 mijl (20,1 kilometer) op een afstand van 7,6 kilometer vanaf de maanmodule tijdens de Apollo 17-missie.

-Nu dat we de Apollo LRV hebben meegemaakt, laten we eens kijken naar de veel nieuwere Lunar Rover-concepten.

-

Vlieg me naar de maan

De Boeing Aerospace Company bouwde vier LRV's voor het Apollo-programma. Drie vlogen op vluchten van Apollo met 15-17 en één werd bewaard voor onderdelen nadat Apollo-vluchten later waren geannuleerd. De totale kosten waren $ 38 miljoen voor de rovers, twee 1/6 zwaartekrachtsimulators en een trainer [bron: Williams].

De rovers aangekomen op de maan opgevouwen in een kwadrant van de maanmodule afdaling fase. Op de eerste maanwandeling van de astronauten zouden ze de rover uit de afdalingsmodule inzetten met behulp van kabels en deze ontgrendelen met ontgrendelkabels op de LRV. De laatste stap was het bevestigen van de spatborden.

De Lunar Truck

Ruimtepakingenieur Dustin Gohmert drijft NASA's nieuwe maanwagen-prototype door de Lunar Yard van het Johnson Space Center. De truck is gebouwd om dingen zoals offroaden eenvoudig te maken.

Ruimtepakingenieur Dustin Gohmert drijft NASA's nieuwe maanwagen-prototype door de Lunar Yard van het Johnson Space Center. De truck is gebouwd om dingen zoals offroaden eenvoudig te maken.

-Terwijl de Apollo LRV hoofdzakelijk werd gebruikt om de verkenningsmogelijkheden van de astronauten tijdens een kort verblijf op de maan uit te breiden, is de NASA van plan om een ​​maanbasis te bouwen voor langere missies - maanden tot jaren versus de dagen van Apollo. Langere missies vereisen voertuigen die zwaar werk kunnen verrichten, zoals bouwen, graven en lasten vervoeren. Daartoe heeft NASA een prototype maanwagen ontworpen.

De maanwagen is een mobiel platform gemaakt voor reizen op de maan. Net als zijn Apollo-voorouders is hij niet onder druk, dus moeten astronauten ruimtepakken dragen tijdens het gebruik ervan. De vrachtwagen is ontworpen om lading te verplaatsen en NASA onderzoekt de mogelijkheid om andere apparatuur toe te voegen, zoals een graafmachine of kraan. De truck is bedoeld om maar liefst vier astronauten te vervoeren.

De astronautenbestuurder staat op de baars van de chauffeur. Hij of zij kan in elke richting rondkijken om de truck te verplaatsen. De truck heeft zes wielen en elk wiel heeft twee banden. De wielen kunnen onafhankelijk in een rotatie van 360 graden worden gestuurd. Deze opstelling geeft de truck enorme manoeuvreerbaarheid. Het kan in elke richting gaan: vooruit, achteruit, zijwaarts of een combinatie daarvan.

Twee elektromotoren voeden de truck met een transmissie met twee versnellingen. De truck kan dalen naar grondniveau en omhoog gaan met een hefkracht van 4.000 pond (17.800 Newton). Hij kan een maximale snelheid van 15 mph of 25 km / u halen wanneer hij wordt gelost.

De prototype maanwagen werd ontwikkeld in het Johnson Space Center van NASA in Houston en getest in het maan-simulatiegebied van het centrum in Moses Lake, Wash., Waar de duinen de maanomgeving kunnen simuleren.

- Laten we eens kijken naar het nieuwe concept voor onder druk staande rover.

Het behalen van uw Lunar Driving Test

Net zoals een studentbestuurder moet leren hoe een auto te besturen, moeten astronauten leren om rovers te besturen als onderdeel van de training voor elke missie waarbij een rover betrokken zal zijn. Voor de commandanten en piloten van de piloten van de Apollo-vluchten 15-17, betekende dat maandenlang trainen met een rover in de woestijn van Arizona. Omdat de nieuwe rovers prototypes zijn in plaats van productiemodellen, zijn technische teams (waaronder enkele astronauten) aan het stuur en evalueren op verschillende testlocaties. Zodra NASA maanmissies met aangewezen bemanningen opzet, zullen die astronauten beginnen met rovertraining, maar dat zal niet lang duren.

The Small Pressurized Rover

Denk je dat je daar binnen drie dagen kunt wonen en werken?

Denk je dat je daar binnen drie dagen kunt wonen en werken?

- Zowel de Apollo-LRV als de ruimtevrachtwagen waren en worden door astronauten in ruimtepakken bestuurd. Dat betekent dat verkenning van de maan beperkt wordt door de lengte van levensondersteuning die de pakken bieden. Een ander nadeel van drukloze rovers is dat ze de astronauten niet beschermen tegen zonnevlamevenementen, die hen mogelijk kunnen blootstellen aan dodelijke stralingsdoses. Maar een rover met een onder druk staande omgeving zou astronauten in staat stellen meer van de maan te verkennen en een noodopvang te bieden tegen onverwachte zonnegebeurtenissen.

Dat is het idee achter NASA's kleine onder druk staande rover. De SPR bestaat uit een onder druk staande habitatmodule die op het chassis van de maanwagen is gemonteerd. Vanuit de SPR konden astronauten het oppervlak van de maan verkennen vanuit een cockpit met een breed gezichtsveld. Ze kunnen de module ook uitrusten als een field science-station. In feite kan de SPR vrijwel overal gaan waar de maanwagen gaat.

De habitatmodule (of leefomgeving) van de rover zou het mogelijk maken dat twee astronauten - vier in noodsituaties - comfortabel leven en werken in een "shirt-sleeve-omgeving" gedurende maximaal drie dagen. Een shirt-sleeve-omgeving betekent slechts een situatie waarin de astronauten hun ruimte niet hoeven te dragen. De maanbasis is een andere dergelijke omgeving.

De onder druk staande module heeft een kleine badkamer, een vernevelde douchekop voor sponsbaden, privacygordijnen, kasten voor gereedschap, werkbankgebieden en twee stoelen voor de bemanning die terug kunnen vouwen in bedden. De astronauten moeten voedselpakketten rehydrateren omdat er geen keuken is. Alle functies zijn ruimtebesparend. Tijdens veldtesten in Arizona meldde astronaut Mike Gernhardt dat hij zich comfortabel voelde, zelfs als de spaceshuttle [bron: NASA].

Astronauten kunnen de module van de ene mouwmilieuomgeving naar de andere binnenkomen en verlaten met behulp van een luchtsluisdokluik. Ze kunnen ook de rover via de suitport rechtstreeks naar hun ruimtepakken brengen zonder de habitatmodule te ontlasten. Dat is een prestatie waar Apollo-astronauten jaloers op zouden zijn, omdat ze de gehele maanmodule drukloos moesten maken en weer onder druk moesten zetten wanneer ze uitkwamen en opnieuw binnenkwamen. En in tegenstelling tot Apollo hoeven astronauten hun stoffige ruimtepakken niet naar binnen te brengen, waardoor de habitat van de woonomgeving schoner wordt. In tests van de suitport kunnen astronauten ruimtepakken binnen 10 minuten of minder afstaan.

-Binnen elke habitat, zoals de maanmodule of spaceshuttle, genereren de instrumenten warmte. Om een ​​constante interne temperatuur te handhaven, moet overtollige warmte worden afgekeurd in de ruimte. De maanmodule verwierp warmte-energie door water te verdampen. De spaceshuttle maakt gebruik van radiatoren. De SPR-habitatmodule verwerpt interne hitte door ijs te smelten in een ijsblokkering rond de suitport, waardoor de hoeveelheid water die de rover moet dragen, wordt verminderd.

SPR-specificaties (met chassis)

Gewicht: 8,818 pond of 4.000 kilogram

payload: 8,818 pond of 4.000 kilogram

Hoogte: 14,1 voet of 4,3 meter

Lengte: 14,8 voet of 4,5 meter

Breedte op wielen: 13,1 voet of 4 meter

Snelheid: 6 mph of 10 km / uur

reeks: 144 mijl of 240 kilometer

[bron: NASA]

De toekomst van Lunar Rovers

NASA's nieuwste rover kamt een heuvel op Black Point Lava Flow in Arizona, de site van de Desert RATS 2008 - of Research and Technology Studies - tests.

NASA's nieuwste rover kamt een heuvel op Black Point Lava Flow in Arizona, de site van de Desert RATS 2008 - of Research and Technology Studies - tests.

Voordat de nieuwe concepten van de maanrover ergens in de buurt van de maan komen, zullen ze worden getest en opnieuw worden getest in maanachtige omgevingen. Dergelijke omgevingen moeten een terrein hebben dat vergelijkbaar is met dat van de maan en idealiter extreme temperaturen ervaren. NASA heeft verschillende plekken waar het zijn concepten graag uitprobeert.

Woestijnomgevingen zoals de zandduinen van Moses Lake, Wash. En Black Point, Ariz., Bieden een buitenaards type terrein en extreme hitte, zoals de temperaturen die men tegenkomt in direct zonlicht. Koude temperaturen en maanlandschappen zijn te vinden op de Haughton-basis op het eiland Devon in de poolcirkel. Antarctica biedt ook een vergelijkbare geschikte omgeving voor het testen van maan-rover- en maanbasis-concepttechnologieën.

In een recente driedaagse test van de SPR op Black Point, werd een team van astronauten en geologen ervan beschuldigd zoveel mogelijk te leren over de lavastromen door de SPR te gebruiken. Astronaut Mike Gernhardt meldde dat deelnemers minder tijd in ruimtepakken doorbrachten en dat ze productiever waren. Iedereen die bij het programma betrokken was, waardeerde de test als een succes. De deelnemers leerden zelfs hoe ze een lekke band moesten verwisselen terwijl ze een ruimtepak droegen [bron: NASA].

Op dit moment zijn alleen China en de Verenigde Staten actief op zoek naar een bemand maanprogramma. De Chinezen onthulden onlangs een nucleair aangedreven robotachtige maanrover, maar ze hebben niet gesproken over een bemand voertuig.Tot nu toe heeft NASA meer ervaring met het plaatsen van een man op de maan en met het ontwerpen en bedienen van maanrovers.

De maanwagen en SPR vertegenwoordigen slechts twee technologieën in het Return to the Moon-project van de NASA Exploration Division. NASA ontwikkelt en test ook concepten zoals opblaasbare habitats voor een maanbasis. Uiteindelijk kunnen de lanceerwagens Orion CEV en Ares de huidige spaceshuttle vervangen. Met al deze technologieën in de hand, hoopt NASA mannen tegen 2020 naar de maan te brengen.

- Houd rekening met meer links over artikelen die u misschien leuk vindt, zoals maanlandingen, Mars-rovers en de Google Lunar X-prijs.

-


Video Supplement: Lunar Rover.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com