shadow

Космическая лаборатория-вездеход


shadow

В 60-х годах начала сбываться заветная мечта человечества о путешествиях в другие миры. Стремительное развитие ракетной техники позволило говорить о том, что скоро человек будет жить на других планетах. Первым небесным телом, которое было запланировано посетить, конечно же, стала Луна.

После знаменитой речи Президента США Дж. Кеннеди о начале лунной программы в 1963 году, американских ученый Вернер фон Браун первым начал реально задумываться о создании постоянно действующей базы на Луне. Он был первоклассным экспертом в ракетном деле, но на этом сфера его интересов не заканчивалась. Самым главным вопросом при создании лунной базы, становился вопрос организации перемещения людей по поверхности естественного спутника Земли. Вернер фон Браун понимал, что на своих двоих человечество не сможет приступить к интенсивному освоению Луны.

Так зародилась мысль о создании первого вездехода для перемещения по лунной поверхности.

Однако на тот момент ее природа была совсем не известна. Многие считали, что по ней трудно будет перемещаться на колесах. Предполагалось, что поверхность Луны представляет собой вязкую пыльную массу и если положить на нее любой предмет, то он быстро увязнет в ней. Не имея никаких фактов о поверхности Луны, американские ученые начали эксперименты по созданию лунного вездехода.

Компании со всей страны начали присылать Вернеру фон Брауну свои эксклюзивные дизайны такого вездехода. Практически все они были похожи на сельскохозяйственные машины. Правда, отличались от них диаметром колес. Некоторые имели диаметр около 4-х метров. Все видели такой вездеход по своему. Однако такое многообразие выбора вселяло уверенность, что люди все же будут перемещаться по поверхности Луны.

Были выделены несколько основных направлений по созданию конструкции такой машины. Подвеска, колеса, гусеницы – основные из них. Но уже первые тесты показали, что невозможно сконструировать такое лунное транспортное средство, не имея представления о поверхности Луны. НАСА приняло решение сосредоточиться на получении информации о лунном грунте.

С помощью мощных телескопов и спутников наблюдения предполагалось рассмотреть поверхность Луны. Несколько запусков таких спутников потерпели неудачу. Спутники либо не выходили на нужную орбиту, либо не могли делать нужные снимки.


MoLab — первая американская космическая лаборатория-вездеход. MoLab 1

31 июля 1964 года американская межпланетная станция «Рейнджер-7» смогла достигнуть поверхности Луны. У нее не было тормозной системы. Основной ее задачей была передача снимков лунной поверхности, сделанных с близкого расстояния. Станция выполнила свою задачу и после столкновения с Луной прекратила свое существование, передав всю необходимую информацию. Полученные снимки, позволили с 98 процентной вероятностью предположить природу лунного грунта.

После этого полета американские ученые приступили к новым тестам. Ими было предложена версия, что поверхность Луны больше похожа на сухой песок, поэтому испытания проводились на песчаных дюнах. В то время, как американские ученые занимались конструкцией и колесной базой, Вернер фон Браун уже планировал миссии с участием лунохода.

Именно им, после всех тестов было принято решение, что первым вездеходом на Луне будет передвижная лаборатория-капсула MoLab. Ее вес составлял 4 тонны. Предполагалось, что исследования Луны будут проходить именно с ее помощью. Срок ее эксплуатации был определен в шесть месяцев, а продолжительность пребывания в ней одного экипажа-14 суток. Концепция предполагала передвижение по лунной поверхности со скоростью 10 км/ч. Экипаж-2-3 человека.

На Земле были проведены многочисленные тесты и построен экспериментальный образец. Вездеход отлично перемещался, был устойчив, надежен и достаточно комфортен. Самых главных вопросов, которые волновали ученых относительно его эксплуатации на Луне, было два:
1. Смогут ли космонавты выдержать совместное пребывание в этой лаборатории-капсуле.
2. Как доставить 4 тонный вездеход на Луну, ведь для этого нужно делать отдельный рейс.


MoLab — первая американская космическая лаборатория-вездеход. MoLab 2

Был проведен эксперимент по первому вопросу. Два добровольца были помещены в эту лабораторию без возможности выхода из нее на 14 дней. Эксперимент оказался очень удачным. Добровольцам удалось продержаться 18 дней, хотя они говорили, что могли бы продержаться и дольше. Но вот решить второй вопрос так и не удалось. Делать специальный рейс на Луну НАСА посчитало нецелесообразным. Проект был прекращен в 1968 году.

e900409a39a741c5f678368b7c83782e.jpg

Вот еще один вариант. В отличие от в итоге полетевших в космос «лунных багги», MOLAB оставался практически земным автомобилем, даже двигатель у него был от Chevrolet Corvair, только несколько модифицированный. Внутреннее пространство площадь 12 квадратных метров было рассчитано на двух астронавтов и двухнедельное их там существование, но на поздних стадиях проекта концепция изменилась — экипаж вырос до трёх человек, срок миссии уменьшился вдвое плюс появился отсек для дополнительного исследовательского оборудования.

Разработчиком шасси выступила компания General Motors, а изначально машина называлась MGL (Mobile Geological Laboratory, «мобильная геологическая лаборатория»). Позже аббревиатуру тех же слов составили иначе. Главным конструктором был инженер GM Вики Хики — в какой-то мере поэтому MOLAB был в большей мере земной машиной, чем лунным модулем.

В 1964 году автомобиль поступил NASA, и астронавты тренировались жить в нём и водить его в пустыне Нью-Мексико. Интересно, что это были не просто покатушки — астронавты брали настоящие пробы почвы, исследовали их, а потом писали отчёты, и эти данные впоследствии поступили к обычным геологам, исследовавшим пустыни.

Испытания длились до 1968-го, а окончательно отказались от проекта в 1971 году, когда стало понятно, что до основания колонии на Луне дело явно не дойдёт, а доставка MOLAB на спутник Земли даже если и возможна, то стоить будет чрезмерно дорого. Автомобиль был 6 метров в длину и весил 3720 кг — при самом лучшем раскладе его мог бы взять на борт Saturn V, производство которого к тому времени уже сворачивали.

MOLAB сохранился до наших дней и экспонируется в Музее космонавтики (US Space and Rocket Center) в Луизиане.

Однако этот проект и потраченные деньги не оказались израсходованы напрасно.

В 2010 году, в рамках подготовки возможного полета на Луну в 2020 году, НАСА начало испытание очень похожей лаборатории. Вездеход имеет намного легче вес, это понятно, он сделан из современных материалов, может развивать приличную скорость, а самое главное работать в автоматическом режиме.

А на чем же ездили по Луне?

11 июля 1969, как раз перед успешной Посадкой на Луну Аполлона 11, запрос предложений о заключительном развитии и строительстве Аполлона LRV был выпущен MSFC. Boeing, Bendix, Грумман и Крайслер представили предложения. Следующие три месяца оценки предложения и переговоров, Boeing был отобран как Аполлон LRV главный подрядчик 28 октября 1969. Boeing управлял бы проектом LRV при Генри Кудише в Хантсвилле, Алабама. Как крупный субподрядчик, Научно-исследовательские лаборатории Защиты General Motors в Санта-Барбаре, Калифорния, предоставили бы систему подвижности (колеса, двигатели и приостановка); это усилие было бы во главе с Ференцем Пэвликсом. Boeing в Сиэтле, Вашингтон, предоставил бы электронику и навигационную систему. Тестирование транспортного средства имело бы место на сооружении Boeing в Кенте, Вашингтон, и производство шасси и полное собрание будут на сооружении Boeing в Хантсвилле.

Себестоимость плюс контракт поощрительной премии к Boeing была за 19 000 000$ и призвала к доставке первого LRV к 1 апреля 1971. Перерасходы, однако, привели к окончательной стоимости 38 000 000$, которая была о том же самом как первоначальная оценка НАСА. Четыре лунных марсохода были построены, один каждый для миссий Аполлона 15, 16, и 17; и один используемый для запасных частей после отмены дальнейших миссий Аполлона. Другие модели LRV были построены: статическая модель, чтобы помочь с дизайном человеческих факторов; техническая модель, чтобы проектировать и объединить подсистемы; две модели силы тяжести одной шестой для тестирования механизма развертывания; тренер с одной силой тяжести, чтобы дать инструкцию астронавтов в эксплуатации марсохода и позволить им практике, ведя его; массовая модель, чтобы проверить эффект марсохода на структуре LM, балансе и обработке; единица теста на вибрацию, чтобы изучить длительность LRV и обработку усилий запуска; и квалификация проверяет единицу, чтобы изучить интеграцию всех подсистем LRV. Статья Сэверо Мореи сообщает подробности системы LRV и ее развития.

LRVs использовались для большей поверхностной подвижности во время миссий J-класса Аполлона, Аполлон 15, Аполлон 16 и Аполлон 17. Марсоход сначала использовался 31 июля 1971, во время Аполлона 15 миссий. Это значительно расширило ряд лунных исследователей. Предыдущие команды астронавтов были ограничены короткими расстояниями пешком вокруг посадочной площадки из-за большого оборудования космического скафандра, требуемого выдержать жизнь в лунной окружающей среде. Диапазон, однако, был оперативно ограничен, чтобы остаться в пределах расстояния пешком лунного модуля, в случае, если марсоход сломался в любом пункте. Марсоходы были разработаны с максимальной скоростью приблизительно, хотя Юджин Сернэн сделал запись максимальной скорости, дав ему (неофициальный) лунный отчет поступательной скорости.
LRV был развит только за 17 месяцев и выполнил все свои функции на Луне без главных аномалий. Ученый-астронавт Харрисон Шмитт Аполлона 17 сказал, «Лунный Ровер, оказалось, был надежным, безопасным и гибким лунным транспортным средством исследования, которым мы ожидали, что он будет. Без него главные научные открытия Аполлона 15, 16, и 17 не были бы возможны; и наше текущее понимание лунного развития не было бы возможно».

LRVs испытал некоторые незначительные проблемы. Расширение заднего крыла на Аполлоне, 16 LRV были потеряны во время второй работы в открытом космосе (EVA) миссии на станции 8, когда Джон Янг врезался в него, собираясь помогать Чарльзу Дюку. Пыль, подброшенная от колеса, покрыла команду, пульт и оборудование связи. Последовали высокие температуры батареи и получающееся мощное потребление. Никакая попытка ремонта не была упомянута.

Расширение буфера на Аполлоне 17 LRV сломалось, когда случайно ударено Юджином Сернэном с ручкой молотка. Сернэн и Шмитт записали на пленку расширение назад в месте, но из-за пыльных поверхностей, лента не придерживалась, и расширение было потеряно приблизительно после одного часа вождения, заставив астронавтов быть покрытым пылью. Для их второго EVA замена «буфер» была сделана с некоторыми картами EVA, клейкой лентой и парой зажимов из Лунного модуля, которые были номинально предназначены для подвижного верхнего света. Этот ремонт был позже отменен так, чтобы зажимы могли быть включены для запуска возвращения. Карты были возвращены Земле и теперь демонстрируются в Национальном музее авиации и космонавтики. Трение от пыли очевидно на некоторых частях кустарного буфера.

Камера цветного телевизора, установленная на фронте LRV, могла удаленно управляться Управлением полетом в кастрюле и топорах наклона, а также увеличении масштаба изображения. Это позволенное намного лучшее освещение на телевидении EVA, чем более ранние миссии. На каждой миссии, в конце пребывания астронавтов на поверхности, командующий вел LRV к положению далеко от Лунного модуля так, чтобы камера могла сделать запись запуска стадии подъема. Оператор в Управлении полетом испытал трудность в выборе времени различных задержек так, чтобы стадия подъема LM была в структуре через запуск. На третьей и заключительной попытке (Аполлон 17), были успешно прослежены запуск и подъем.

Марсоходы НАСА, оставленные позади, среди искусственных объектов на Луне, как беспилотные марсоходы Советского Союза, Lunokhod 1 и Lunokhod 2.

14678130011970.jpg

Особенности и технические требования

Аполлон Лунное Мобильное Транспортное средство был электрически приведенным в действие транспортным средством, разработанным, чтобы работать в вакууме низкой силы тяжести Луны и быть способным к пересечению лунной поверхности, позволяя астронавтам Аполлона расширить диапазон их поверхностных работ в открытом космосе. Три LRVs использовались на Луне, один на Аполлоне 15 астронавтами Дэвидом Скоттом и Джимом Ирвином, один на Аполлоне 16 Джоном Янгом и Чарльзом Дюком, и один на Аполлоне 17 Юджином Сернэном и Харрисоном Шмиттом. Руководитель экспедиции служил водителем, занимая левое место каждого LRV. Особенности доступны в статьях Morea, Пекаря и Kudish.

Масса и полезный груз

Лунное Мобильное Транспортное средство имело массу и было разработано, чтобы держать полезный груз. Это привело к весам приблизительно в одной шестой г на лунной поверхности пустых и полностью нагруженный. Тело было длинно с колесной базой. Высота транспортного средства была. Структура была сделана из алюминиевого сплава, 2 219 шлангов трубки сварили собрания и состояли из трехчастного шасси, которое было подвешено в центре, таким образом, это могло быть сложено и повешено в Секторе Лунного модуля 1 залив. У этого было два бок о бок складных места, сделанные из трубчатого алюминия с нейлоновой тесемкой и алюминиевыми панелями пола. Подлокотник был установлен между местами, и у каждого места были регулируемые скамеечки для ног и ремень безопасности Застежки на липучке. Большая спутниковая антенна петли была установлена на мачте на переднем центре марсохода. Приостановка состояла из двойной горизонтальной вилочки с верхними и более низкими барами скрученности и единицей увлажнителя между шасси и верхней вилочки. Полностью загруженный, у LRV был клиренс.

Колеса и власть

Колеса были разработаны и произведены Научно-исследовательскими лабораториями Защиты General Motors в Санта-Барбаре, Калифорния. Ференцу Пэвликсу дало специальное признание НАСА для развития «эластичного колеса». Они состояли из прявшего алюминиевого центра и диаметра, широкая шина, сделанная из покрытых цинком сотканных берегов стали диаметра, приложенных к оправе и дискам сформированного алюминия. Шевроны титана покрыли 50% области контакта, чтобы обеспечить тягу. В шине была структура остановки удара диаметра, чтобы защитить центр. Охранники пыли были установлены выше колес. Каждому колесу сделал его собственный электропривод Delco, двигатель серийной раны постоянного тока (DC), способный к в 10 000 об/мин, приложенных к колесу через 80:1 гармонический двигатель и механический тормозной блок.

Маневрирование способности было обеспечено с помощью фронта и руководящих двигателей задней части. Каждая серийная рана DC, регулирующий двигатель, была способна к. Передние и задние колеса повернулись бы в противоположных направлениях, чтобы достигнуть трудного радиуса превращения или могли быть расцеплены поэтому, только фронт или задняя часть будут использоваться для регулирования. Они могли ехать без использования привода в случае отказа двигателя.

Власть была обеспечена двумя 36-вольтовыми неаккумуляторами гидроокиси калия серебряного цинка с мощностью 121 А · h каждый (в общей сложности 242 А · h), переводя на диапазон. Они использовались, чтобы привести в действие двигатель и держащиеся двигатели и также 36-вольтовый сервисный выход, организованный на фронте LRV, чтобы привести в действие коммуникационную единицу реле или телевизионную камеру. Батареи LRV и электроника были пассивно охлаждены, используя воск фазового перехода тепловые конденсаторные пакеты и рефлексивные, вверх стоящие поверхности излучения. Двигаясь, радиаторы были покрыты одеялами майлара, чтобы минимизировать накопление пыли. Когда остановлено, астронавты открыли бы одеяла, и вручную удалили бы избыточную пыль из охлаждающихся поверхностей с ручными щетками.

Контроль и навигация

T-образный ручной диспетчер, расположенный между двумя местами, управлял четырьмя двигателями двигателя, двумя держащимися двигателями и тормозами. Продвижение палки привело в действие LRV, передовой, левый и правый повернул левое или правое транспортное средство, и натяжение назад активировало тормоза. Активируя выключатель на ручке, прежде чем отступление поместило бы LRV в перемену. Натяжение ручки полностью назад активировало стояночный тормоз. Контроль и модули показа были расположены перед ручкой и дали информацию о скорости, заголовке, подаче, и власти и температурных уровнях.

Навигация была основана на непрерывной записи направления и расстояния посредством использования направленного гироскопа и одометра и кормления этих данных к компьютеру, который будет отслеживать полное направление и расстояние назад до LM. Было также теневое солнцем устройство, которое могло дать ручной заголовок, основанный на направлении Солнца, используя факт, что Солнце перемещалось очень медленно в небо.

Использование

Каждый марсоход использовался на трех пересечениях, один в день по трехдневному курсу каждой миссии, с отдельными действиями, зарегистрированными следующим образом:
Эксплуатационное ограничение на использование LRV состояло в том, что астронавты должны быть в состоянии идти назад к LM, если LRV должны были потерпеть неудачу когда-либо во время EVA (названный «Пределом Walkback»). Таким образом пересечения были ограничены на расстоянии, они могли пойти в начале и в любое время позже в EVA. Поэтому, они пошли в самый дальний пункт далеко от LM и работавший их путь назад к нему так, чтобы, поскольку предметы потребления жизнеобеспечения были исчерпаны, их остающаяся прогулка назад, расстояние было одинаково уменьшено. Это ограничение было смягчено во время самого длинного пересечения на Аполлоне 17, основанный на продемонстрированной надежности LRV и скафандров на предыдущих миссиях. Статья Burkhalter и Sharp предоставляет подробную информацию об использовании.

Развертывание

Развертывание LRV от Сектора LM 1 залив астронавтами был достигнут с системой шкивов и тормозил шатания, используя ленты ткани и веревки. Марсоход был свернут и сохранен в заливе с нижней стороной не дрогнувшего шасси. Один астронавт поднялся бы по лестнице выхода на LM и выпустил бы марсоход, который будет тогда медленно наклоняться вторым астронавтом на земле с помощью шатаний и лент. Поскольку марсоход был подведен от залива, большая часть развертывания была автоматической. Задние колеса свернулись и захватили в месте. Когда они коснулись земли, передняя часть марсохода могла быть развернута, колеса, развернутые, и вся структура, подведенная на поверхность шкивами.

Компоненты марсохода заперты в место после открытия. Телеграфирование, булавки и треноги были бы тогда удалены и места, и скамеечки для ног подняли. После включения всей электроники транспортное средство было готово отступить от LM.

Текущие местоположения

Были произведены в общей сложности четыре готовых к полету марсохода. Три транспортировались к и уехал на луне через Аполлона 15, 16, и 17 миссий, с четвертым марсоходом используемый для запасных частей на первых трех после отмены Аполлона 18. Так как только верхние ступени лунных модулей экскурсии могли возвратиться к лунной орбите от поверхности, транспортные средства, наряду с более низкими стадиями были оставлены. В результате единственные лунные демонстрирующиеся марсоходы являются испытательными транспортными средствами, тренерами и макетами. Марсоход, используемый на Аполлоне 15, оставили на лунной поверхности в Хэдли-Апеннайне (
). Марсоход, используемый на Аполлоне 16, оставили на лунной поверхности в Декарте (
). Марсоход, используемый на Аполлоне 17, оставили на лунной поверхности в Тельце-Littrow (
) и был замечен Лунным Орбитальным аппаратом Разведки во время проходов в 2009 и 2011.

Несколько марсоходов были созданы для тестирования, обучения или целей проверки. Технический макет демонстрируется в Музее Полета в Сиэтле, Вашингтон. Единица Теста на Квалификацию демонстрируется в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия, марсоход, используемый для тестирования вибрации, демонстрируется в Дэвидсоне Saturn V Center в Центре космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, Алабама. Дополнительные испытательные единицы демонстрируются в Космическом центре имени Джонсона в Хьюстоне, Техас и Комплексе Посетителей Космического центра Кеннеди в мысе Канаверал, Флорида. Точные копии марсоходов демонстрируются в Национальном музее Военно-морской Авиации в Пенсаколе, Флорида, Evergreen Aviation & Space Museum в Макминнвилле, Орегоне и Канзасе Cosmosphere и Космический центр в Хатчинсоне, Канзас. Предоставленная взаймы точная копия от Смитсоновского института демонстрируется в привлекательности в Эпкот в Walt Disney World Resort под Орландо, Флорида.

Источник

Рейтинг: 0

Новости партнёров:

shadow
shadow

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован.