El presidente de Estados Unidos, Barack Obama, y la primera dama Michelle Obama ven cómo el vehículo lunar eléctrico de la NASA aparece en la parte trasera del desfile inaugural. Imágenes de Alex Wong / Getty Suponga que viaja a un parque nacional por primera vez. Además, suponga que no hay transporte público en su destino planificado, y las vistas que desea ver están muy alejadas. ¿Qué harías? Mucha gente se lleva una bicicleta o un coche para viajar. Pero, ¿y si ese parque fuera 252, 000 millas (405, 500 kilómetros) de distancia en la luna? Ahora, ¿cómo te mueves?
Si tuviste la extraordinaria suerte de ser uno de los astronautas que caminaron sobre la luna durante las primeras misiones Apolo, usaste tus piernas. Su exploración estaba limitada por la distancia que podía caminar con cientos de libras de traje espacial, equipos y muestras de rocas. Tus sistemas de soporte vital, que podría funcionar durante aproximadamente 4 horas, también obstaculizó la distancia que podía recorrer. Pero los astronautas del Apolo de misiones posteriores, como 15-17, conducía un automóvil; manejaba un coche, a vehículo itinerante lunar ( LRV ) que se asemejaba a un buggy.
Ahora que la NASA está considerando regresar a la luna para misiones extendidas y establecer una base lunar, Se necesitan rovers lunares más sofisticados con mayor alcance y tal vez incluso capacidad de vida. (En este artículo nos centraremos en los rovers tripulados en lugar de los robóticos que ahora están navegando alrededor de Marte o que algún día pueden explorar la luna). Para satisfacer estas necesidades, La NASA ha desarrollado prototipos de dos nuevos rovers. Uno es un carro o camión lunar sin presión. El otro se llama de diversas formas el rover eléctrico lunar (LER) o el pequeño rover presurizado (SPR). Mientras que el LRV original era como un buggy, el SPR se parece más a una minivan extendida que puede atravesar la luna. Recientemente, la SPR atravesó Pennsylvania Avenue como participante en el desfile inaugural del presidente Obama.
Pongámonos al volante de algunos de estos rovers, comenzando con los más antiguos de los días de Apolo y avanzando hacia los futuros vehículos que los astronautas pueden llevar consigo cuando realicen otra visita a la luna en 2020.
Contenido
En diciembre de 1972, Los astronautas del Apolo Eugene Cernan y Harrison Schmitt pasaron alrededor de 75 horas explorando el valle de Taurus-Littrow en la luna. Los dos fueron los últimos humanos en caminar o viajar en la luna, ayudados en sus exploraciones por un vehículo itinerante lunar. Foto cortesía de la NASA. Estamos a principios de la década de 1970 y un astronauta del Apolo está pasando el rato en la luna con algunos colegas. Vestido con el voluminoso traje espacial requerido, necesita explorar un cráter a varias millas de distancia, por lo que se dirige al vehículo de superficie. Se sube 14 pulgadas (35 centímetros) al asiento tipo silla de jardín en el compartimiento central del chasis de aluminio. El rover mide aproximadamente 10 pies de largo (3 metros), 6 pies de ancho (casi 2 metros) y casi 4 pies (1 metro) de alto. Es aproximadamente del tamaño de un Volkswagen Beetle moderno.
Su compañero se une a él en el otro asiento mientras el primer astronauta inspecciona el LRV. El equipo de comunicaciones (antena de alta ganancia para imágenes y datos, antena de baja ganancia para cámara de voz y TV), la energía (dos baterías de 36 voltios) y el equipo de navegación se encuentran en el compartimiento delantero. En el compartimento central están los dos asientos, la unidad de visualización y el controlador de mano para conducir el LRV. El compartimiento de almacenamiento detrás de ellos contiene equipo científico y de muestreo de rocas (herramientas, pantalón). Debajo de ellos, las cuatro ruedas del rover están hechas de dos marcos de aluminio (un marco interior y otro exterior), mientras que los propios neumáticos están hechos de malla de alambre de piano galvanizada con bandas de rodadura de titanio en forma de chevron.
El conductor designado mira hacia la consola de visualización en el centro del compartimiento de la tripulación del LRV para orientarse. La pantalla de navegación se encuentra en la parte superior con una pantalla de computadora, una brújula solar, pantalla de velocidad (0-12 mph, 0-20 km / h), botones de reinicio y un medidor de ángulo de inclinación que rastrea la pendiente en la que está el móvil. En la parte inferior están los interruptores de encendido que distribuyen la energía de las dos baterías, los monitores de energía de la batería y los interruptores que controlan los motores de dirección eléctricos y los motores de accionamiento.
Antes de que el astronauta pueda empezar a conducir, tiene que completar la lista de verificación de inicio, el primer paso es observar el sol con la brújula solar. Una vez que le da esa lectura a la gente en el control de la misión, envían datos para programar la computadora de navegación. Esta lectura le da a la computadora de navegación LRV un punto de referencia cerca del módulo lunar, la nave de aterrizaje Apolo que sirve como base de operaciones mientras está en la luna. Mientras está en funcionamiento, la computadora realiza un seguimiento del rumbo del rover con respecto al módulo lunar utilizando un giroscopio y midiendo la distancia (rango) a través del número de revoluciones de la rueda. Una brújula en la pantalla muestra el norte lunar.
Una vez que se completa la lista de verificación, es hora de salir.
El comandante del Apolo 17, Gene Cernan, conduciendo el LRV Foto cortesía de la NASA El Apollo LRV no vino con un volante per se. Lo hizo, sin embargo, tener un controlador de mano ubicado justo detrás de la consola de visualización en un apoyabrazos, que coordinó la dirección, accionar motores y frenos. El controlador estaba ubicado en el centro del compartimiento de la tripulación para que cualquiera de los astronautas pudiera conducir, aunque el comandante solía hacer los honores. También venía con un mango en T para facilitar la operación con los voluminosos guantes del traje.
Cada rueda del LRV podría funcionar de forma independiente mediante un motor eléctrico y dirigirse independientemente de las otras ruedas, de modo que el LRV podría girar incluso si fallara un varillaje de dirección. Similar, cada rueda también tenía frenos independientes. Para la NASA, la redundancia siempre ha sido una prioridad. Además, esta configuración permitía un radio de giro estrecho de 10 pies (3 metros).
El mango en T podría girar a la izquierda, Derecha, adelante o atrás y avanzar o retroceder. También venía con un botón que podía bloquear el controlador para usarlo en una dirección de avance, así como un anillo para liberar el freno de mano. Los movimientos del controlador de mano guiaron el LRV de esta manera:
Volvamos a nuestros dos astronautas que viajan hacia el exterior para explorar el cráter. La suspensión del LRV minimiza los baches del terreno irregular, pero están atados con asideros para los pies, agarraderas y cinturones de seguridad de todos modos. Aunque el LRV está diseñado para subir una pendiente de hasta 25 grados o viajar hasta 40 millas (67 kilómetros), no viajarán más de 10 kilómetros (6 millas) desde el módulo lunar. Si el rover falló, aún podían caminar de regreso al módulo antes de que se agotaran sus sistemas de soporte vital.
Y problemas imprevistos mecánico y de otro tipo, Ocurrió. Por ejemplo, en la misión Apolo 17, El comandante Gene Cernan rompió un pedazo del guardabarros del rover cuando un martillo en el bolsillo de su traje espacial lo atrapó al pasar. El guardabarros bloqueó el polvo lunar levantado por las ruedas de malla del vehículo. Si los astronautas no hubieran reparado el guardabarros, las ruedas habrían cubierto a los astronautas y el equipo de polvo lunar, un peligro tanto para los hombres como para el equipo. Hicieron un nuevo guardabarros a partir de un mapa plastificado y cinta adhesiva, lo que les permitió seguir usando el vehículo. Bastante ingenioso.
¿Qué sucede una vez que el LRV llega a su destino?
Una vez que los astronautas llegan a su destino, se detienen y aplican el freno de mano. Después de salir realinean las antenas de alta y baja ganancia a la Tierra para que puedan comunicarse con el control de la misión. El control de la misión opera la cámara de televisión del LRV de forma remota mientras los astronautas despliegan el equipo y recogen muestras de roca y suelo. que colocan en la parte trasera del LRV.
Pero, ¿cuánto pueden transportar en forma de muestras de rocas? Aunque el propio LRV pesa 460 libras (209 kilogramos) en la Tierra, puede soportar 1, 080 libras (490 kilogramos) completamente cargado. Eso incluye dos astronautas en trajes y mochilas (800 libras o 363 kilogramos), equipo de comunicaciones (100 libras o 45 kilogramos), equipo científico (120 libras o 54 kilogramos) y rocas lunares (60 libras o 27 kilogramos) [fuente:NASA]. En realidad, eso no es un gran margen de peso para las muestras si algunos especímenes más grandes captan la atención de un astronauta.
Una vez que establecen sus objetivos en el sitio, los astronautas se trasladan a otro sitio y repiten su trabajo. Visitan múltiples ubicaciones en una sola excursión antes de regresar al módulo lunar para descargar muestras. descansa y prepárate para la caminata lunar del día siguiente.
Este notable vehículo amplió nuestro rango de exploración lunar. La unidad LRV más larga registró 20,5 millas (20,1 kilómetros) a una distancia de 4,7 millas (7,6 kilómetros) del módulo lunar durante la misión Apolo 17.
Ahora que hemos experimentado el Apollo LRV, echemos un vistazo a los conceptos mucho más nuevos del rover lunar.
Llévame a la luna
Boeing Aerospace Company construyó cuatro LRV para el programa Apollo. Tres volaron en los vuelos Apollo 15-17, y uno se guardó para las piezas después de que se cancelaran los vuelos de Apolo posteriores. El costo total fue de $ 38 millones para los rovers, dos simuladores de gravedad de 1/6 y un entrenador [fuente:Williams].
Los rovers llegaron a la luna plegados en un cuadrante de la etapa de descenso del módulo lunar. En la primera caminata lunar de los astronautas, desplegarían el rover desde el módulo de descenso utilizando cables y lo desplegarían con cables de liberación en el LRV. El último paso fue colocar los guardabarros.
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El ingeniero de trajes espaciales Dustin Gohmert conduce el nuevo prototipo de camión lunar de la NASA a través del Lunar Yard del Centro Espacial Johnson. El camión fue construido para facilitar cosas como la conducción todoterreno. Foto cortesía de la NASA. Si bien el Apollo LRV se utilizó principalmente para ampliar las capacidades de exploración de los astronautas durante una corta estancia en la luna, La NASA planea construir una base lunar para misiones extendidas, de meses a años en comparación con los días de Apolo. Las misiones más largas requieren vehículos que sean capaces de realizar trabajos pesados, como construcción, excavación y acarreo de cargas. Para tal fin, La NASA ha diseñado un prototipo de camión lunar.
El camión lunar es una plataforma móvil diseñada para viajar a la luna. Como sus antepasados de Apolo, no está presurizado, por lo que los astronautas tendrán que usar trajes espaciales mientras lo operan. El camión está diseñado para mover carga, y la NASA está explorando la posibilidad de agregarle otros equipos, como una retroexcavadora o una grúa. El camión está diseñado para transportar hasta cuatro astronautas.
El conductor del astronauta se encuentra en la posición del conductor. Puede mirar a su alrededor en cualquier dirección para mover el camión. El camión tiene seis ruedas y cada rueda tiene dos neumáticos. Las ruedas se pueden dirigir de forma independiente en una rotación de 360 grados. Esta configuración le da al camión una enorme maniobrabilidad. Puede ir en cualquier dirección:adelante, hacia atrás, lateralmente o cualquier combinación de los mismos.
Dos motores eléctricos accionan el camión con una transmisión de dos velocidades. El camión puede bajar al nivel del suelo y volver a subir con una fuerza de elevación de 4, 000 libras (17, 800 newtons). Puede obtener una velocidad máxima de 15 mph o 25 kph cuando está descargado.
El prototipo de camión lunar se desarrolló en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston y se probó en el área de simulación lunar del centro en Moses Lake. Lavar., donde las dunas de arena pueden simular el entorno lunar.
Veamos el nuevo concepto de rover presurizado.
Aprobar su examen de manejo lunarAl igual que un estudiante conductor necesita aprender a operar un automóvil, Los astronautas deben aprender a conducir vehículos como parte del entrenamiento para cualquier misión en la que esté involucrado un vehículo. Para los comandantes y pilotos del módulo lunar de los vuelos Apollo 15-17, eso significó entrenar con un vehículo de superficie en el desierto de Arizona durante meses. Debido a que los nuevos rovers son prototipos en lugar de modelos de producción, Los equipos de ingeniería (que incluyen algunos astronautas) están conduciendo y evaluando en varios sitios de prueba. Una vez que la NASA establece misiones lunares con tripulaciones designadas, esos astronautas comenzarán a entrenar rover, pero eso no será por un tiempo.
¿Crees que podrías pasar hasta tres días viviendo y trabajando allí dentro? Foto cortesía de la NASA. Tanto el Apollo LRV como el camión espacial fueron y serán operados por astronautas con trajes espaciales. Eso significa que la exploración lunar está limitada por la duración del soporte vital que brindan los trajes. Otra desventaja de los rovers sin presión es que no protegen a los astronautas de los eventos de erupciones solares. lo que potencialmente puede exponerlos a dosis letales de radiación. Pero un rover con un entorno presurizado permitiría a los astronautas explorar más de la luna y ofrecer un refugio de emergencia contra eventos solares inesperados.
Esa es la idea detrás del pequeño rover presurizado de la NASA. El SPR consiste en un módulo de hábitat presurizado montado en el chasis del camión lunar. Desde el SPR, los astronautas podían explorar la superficie de la luna desde una cabina con un amplio campo de visión. También podrían equipar el módulo como una estación científica de campo. De hecho, el SPR puede ir prácticamente a cualquier lugar al que vaya el camión lunar.
El módulo de hábitat del rover (o entorno de vida) permitiría a dos astronautas, cuatro en caso de emergencia, vivir y trabajar cómodamente en un "entorno de mangas de camisa" hasta por tres días. Un entorno de mangas de camisa solo significa uno en el que los astronautas no tienen que usar sus trajes espaciales. La base lunar es otro de esos entornos.
El módulo presurizado tiene un pequeño baño, un cabezal de ducha de nebulización para baños de esponja, cortinas de privacidad, armarios para herramientas, áreas de banco de trabajo y dos asientos para la tripulación que se pliegan hacia atrás en camas. Los astronautas tienen que rehidratar los paquetes de comida porque no hay cocina. Todas las funciones ahorran espacio. Durante las pruebas de campo en Arizona, El astronauta Mike Gernhardt informó que se sentía cómodo, incluso como el transbordador espacial [fuente:NASA].
Los astronautas pueden entrar y salir del módulo de un entorno de mangas de camisa a otro utilizando una escotilla de acoplamiento de aire. También pueden salir y entrar al rover directamente en sus trajes espaciales a través del puerto de maletas sin tener que despresurizar el módulo de hábitat. Esa es una hazaña que los astronautas del Apolo envidiarían, ya que tuvieron que despresurizar y represurizar todo el módulo lunar cuando salieron y volvieron a entrar. Y a diferencia de Apolo, los astronautas no tendrían que llevar sus polvorientos trajes espaciales adentro, manteniendo así el interior del hábitat más limpio. En pruebas del maletero, los astronautas pueden ponerse trajes espaciales en 10 minutos o menos.
Dentro de cualquier hábitat, como el módulo lunar o el transbordador espacial, los instrumentos generan calor. Para mantener una temperatura interna constante, el exceso de calor debe ser rechazado al espacio exterior. El módulo lunar rechazó la energía térmica evaporando el agua. El transbordador espacial usa radiadores. El módulo de hábitat SPR rechaza el calor interno al derretir hielo en un bloqueo de hielo alrededor del puerto de maletas, lo que reduce la cantidad de agua que debe transportar el rover.
Especificaciones de SPR (con chasis)Peso :8, 818 libras o 4, 000 kilogramos
Carga útil :8, 818 libras o 4, 000 kilogramos
Altura :14,1 pies o 4,3 metros
Largo :14,8 pies o 4,5 metros
Ancho en ruedas :13,1 pies o 4 metros
Velocidad :6 mph o 10 kph
Distancia :144 millas o 240 kilómetros
[fuente:NASA]
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El último rover de la NASA llega a la cima de una colina en Black Point Lava Flow en Arizona, el sitio de las pruebas Desert RATS (o Estudios de Investigación y Tecnología) de 2008. Foto cortesía de NASA / Regan Geeseman Antes de que los nuevos conceptos de rover lunar se acerquen a la luna, se probarán y volverán a probar en entornos similares a la luna. Dichos entornos deberían tener un terreno similar al de la luna e idealmente experimentar temperaturas extremas. La NASA tiene varios lugares donde le gusta probar sus conceptos.
Ambientes desérticos como las dunas de arena del lago Moses, Lavar., y Black Point, Ariz., proporcionar un terreno de tipo fuera de este mundo, así como el calor extremo, como las temperaturas encontradas en la luz solar directa de la luna. Las temperaturas frías y los paisajes lunares se pueden encontrar en la base de Haughton en la isla de Devon en el Círculo Polar Ártico. La Antártida también proporciona un entorno igualmente adecuado para probar tecnologías de concepto de rover lunar y base lunar.
En una prueba reciente de tres días del SPR en Black Point, un equipo de astronautas y geólogos se encargó de aprender todo lo que pudieran sobre los flujos de lava mediante el uso de la SPR. El astronauta Mike Gernhardt informó que los participantes pasaban menos tiempo en trajes espaciales y que eran más productivos. Todos los involucrados en el programa elogiaron la prueba como un éxito. Los participantes incluso aprendieron cómo cambiar una llanta desinflada mientras usaban un traje espacial [fuente:NASA].
En la actualidad, sólo China y Estados Unidos están siguiendo activamente un programa lunar tripulado. Los chinos presentaron recientemente un rover lunar robótico de propulsión nuclear, pero no han hablado de un vehículo tripulado. Hasta aquí, La NASA tiene más experiencia en colocar a un hombre en la luna y en diseñar y operar rovers lunares.
El camión lunar y el SPR representan solo dos tecnologías en el proyecto Regreso a la Luna de la División de Exploración de la NASA. La NASA también está desarrollando y probando conceptos como hábitats inflables para una base lunar. Finalmente, los vehículos de lanzamiento Orion CEV y Ares pueden reemplazar al actual transbordador espacial. Con todas estas tecnologías en la mano, La NASA espera devolver a los hombres a la luna para 2020.
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