Le président américain Barack Obama et la Première Dame Michelle Obama regardent le rover électrique lunaire de la NASA fermer la marche du défilé inaugural. Alex Wong/Getty Images Supposons que vous vous rendiez dans un parc national pour la première fois. En outre, supposons qu'il n'y ait pas de transport en commun à votre destination prévue, et les sites que vous voulez voir sont éloignés les uns des autres. Que feriez-vous? Beaucoup de gens prenaient un vélo ou une voiture avec eux pour se déplacer. Mais et si ce parc était 252, 000 milles (405, 500 kilomètres) sur la Lune ? Maintenant, comment vous déplacez-vous ?
Si vous avez eu la chance extraordinaire d'être l'un des astronautes à marcher sur la lune lors des premières missions Apollo, vous avez utilisé vos jambes. Votre exploration était limitée par la distance que vous pouviez parcourir en transportant des centaines de livres de combinaison spatiale, équipements et échantillons de roche. Vos systèmes de survie, qui pourrait fonctionner pendant environ 4 heures, a également entravé la distance à laquelle vous pouviez vous promener. Mais les astronautes d'Apollo des missions ultérieures, comme 15-17, conduit une voiture, une véhicule itinérant lunaire ( VLR ) qui ressemblait à un buggy.
Maintenant que la NASA envisage de retourner sur la lune pour des missions prolongées et d'établir une base lunaire, des rovers lunaires plus sophistiqués sont nécessaires avec une plus grande portée et peut-être même une capacité de vie. (Dans cet article, nous nous concentrerons sur les rovers habités plutôt que sur les robots qui naviguent actuellement autour de Mars ou qui pourraient un jour explorer la lune). Pour répondre à ces besoins, La NASA a développé des prototypes de deux nouveaux rovers. L'un est un camion ou un char lunaire non pressurisé. L'autre est appelé indifféremment le rover électrique lunaire (LER) ou le petit rover pressurisé (SPR). Alors que le LRV original était comme un buggy des dunes, le SPR ressemble plus à une fourgonnette allongée qui peut traverser la lune. Récemment, le SPR a traversé Pennsylvania Avenue en tant que participant au défilé inaugural du président Obama.
Prenons le volant de certains de ces rovers, en commençant par les plus anciens de l'époque d'Apollo et en nous dirigeant vers les futurs véhicules que les astronautes pourraient emporter avec eux lorsqu'ils rendront une autre visite à la lune en 2020.
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En décembre 1972, Les astronautes d'Apollo Eugene Cernan et Harrison Schmitt ont passé environ 75 heures à explorer la vallée Taurus-Littrow de la lune. Les deux étaient les derniers humains à marcher ou à chevaucher sur la lune – aidés dans leurs explorations par un véhicule itinérant lunaire. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA Nous sommes au début des années 1970 et un astronaute d'Apollo traîne sur la lune avec des collègues. Vêtu de la combinaison spatiale encombrante requise, il doit explorer un cratère à plusieurs kilomètres, alors il se dirige vers le rover. Il monte de 14 pouces (35 centimètres) dans le siège de type chaise de jardin dans le compartiment central du châssis en aluminium. Le rover mesure environ 10 pieds de long (3 mètres), 6 pieds de large (près de 2 mètres) et près de 4 pieds (1 mètre) de haut. C'est à peu près la taille d'une Volkswagen Beetle moderne.
Son partenaire le rejoint sur l'autre siège alors que le premier astronaute inspecte le LRV. Les équipements de communication (antenne à haut gain pour les images et les données, antenne à faible gain pour la voix et la caméra TV), l'alimentation (deux batteries de 36 volts) et l'équipement de navigation sont situés dans le compartiment avant. Dans le compartiment central se trouvent les deux sièges, l'unité d'affichage et la télécommande pour la conduite du LRV. Le compartiment de rangement derrière eux contient du matériel scientifique et d'échantillonnage de roches (outils, Sacs). En dessous, les quatre roues du rover sont chacune constituées de deux cadres en aluminium (un cadre intérieur et un cadre extérieur), tandis que les pneus eux-mêmes sont faits de treillis métallique à piano galvanisé avec des bandes de roulement à chevrons en titane.
Le conducteur désigné regarde la console d'affichage au centre du compartiment de l'équipage du LRV pour se repérer. L'écran de navigation se trouve sur le dessus avec un écran d'ordinateur, une boussole solaire, affichage de la vitesse (0-12 mph, 0-20 km/h), boutons de réinitialisation et un compteur d'angle de tangage qui suit la pente sur laquelle se trouve le rover. En bas se trouvent les interrupteurs d'alimentation qui distribuent l'alimentation des deux batteries, les contrôleurs de puissance de batterie et les commutateurs qui contrôlent les moteurs de direction électriques et les moteurs d'entraînement.
Avant que l'astronaute puisse commencer à conduire, il doit remplir la liste de contrôle de démarrage, dont la première étape consiste à viser le soleil avec la boussole solaire. Une fois qu'il a donné cette lecture aux personnes au contrôle de mission, ils renvoient des données pour programmer l'ordinateur de navigation. Cette lecture donne à l'ordinateur de navigation LRV un point de référence près du module lunaire, la péniche de débarquement Apollo qui leur sert de base d'attache lorsqu'ils sont sur la lune. En fonctionnement, l'ordinateur suit le cap du rover par rapport au module lunaire à l'aide d'un gyroscope et en mesurant la distance (plage) par le nombre de tours de roue. Une boussole sur l'écran indique le nord lunaire.
Une fois la liste de contrôle complétée, il est temps de partir.
Le commandant d'Apollo 17 Gene Cernan conduisant le LRV Photo avec l'aimable autorisation de la NASA L'Apollo LRV n'était pas livré avec un volant en soi. Ça faisait, cependant, avoir une télécommande située juste derrière la console d'affichage sur un accoudoir, qui coordonnait le pilotage, moteurs d'entraînement et freins. Le contrôleur était situé au centre du compartiment de l'équipage afin que l'un ou l'autre des astronautes puisse conduire, bien que le commandant fasse habituellement les honneurs. Il est également livré avec une poignée en T pour une utilisation facile avec les gants volumineux de la combinaison.
Chaque roue du LRV pouvait fonctionner indépendamment par un moteur électrique et se diriger indépendamment des autres roues, de sorte que le LRV pouvait tourner même en cas de défaillance d'une tringlerie de direction. De la même manière, chaque roue avait également des freins indépendants. Pour la Nasa, la redondance a toujours été une priorité. En outre, cette configuration a permis un rayon de braquage serré de 10 pieds (3 mètres).
La poignée en T pourrait pivoter vers la gauche, droit, devant ou derrière et avancer ou reculer. Il est également venu avec un bouton qui pourrait verrouiller le contrôleur pour une utilisation dans le sens avant, ainsi qu'une bague pour desserrer le frein de stationnement. Les mouvements de la télécommande guidaient le LRV comme ceci :
Revenons à nos deux astronautes voyageant vers l'extérieur pour explorer le cratère. La suspension du LRV minimise les bosses du terrain accidenté, mais ils sont attachés avec des cale-pieds, poignées et ceintures de sécurité de toute façon. Bien que le LRV soit conçu pour monter une pente aussi raide que 25 degrés ou pour parcourir jusqu'à 40 milles (67 kilomètres), ils ne parcourront pas plus de 10 kilomètres du module lunaire. Si le rover tombe en panne, ils pouvaient toujours retourner au module avant que leurs systèmes de survie ne soient épuisés.
Et des problèmes imprévus, mécanique et autre, s'est produit. Par exemple, sur la mission Apollo 17, Le commandant Gene Cernan a cassé un morceau de l'aile du rover lorsqu'un marteau dans la poche de sa combinaison spatiale l'a attrapé alors qu'il passait. L'aile bloquait la poussière de lune soulevée par les roues grillagées du rover. Si les astronautes n'avaient pas réparé l'aile, les roues auraient recouvert les astronautes et l'équipement de poussière de lune - un danger pour les hommes et l'équipement. Ils ont fabriqué un nouveau garde-boue à partir d'une carte plastifiée et de ruban adhésif, ce qui leur a permis de continuer à utiliser le véhicule. Assez ingénieux.
Que se passe-t-il une fois que le LRV atteint sa destination ?
Une fois les astronautes arrivés à destination, ils s'arrêtent et serrent le frein de stationnement. Après être descendu, ils réalignent les antennes à gain élevé et faible vers la Terre afin de pouvoir communiquer avec le contrôle de mission. Le contrôle de mission actionne à distance la caméra de télévision du LRV pendant que les astronautes déploient des équipements et ramassent des échantillons de roche et de sol, qu'ils placent à l'arrière du LRV.
Mais combien peuvent-ils transporter sous forme d'échantillons de roche ? Bien que le LRV lui-même pèse 460 livres (209 kilogrammes) sur Terre, il peut supporter 1, 080 livres (490 kilogrammes) à pleine charge. Cela comprend deux astronautes en combinaisons et sacs à dos (800 livres ou 363 kilogrammes), équipement de communication (100 livres ou 45 kilogrammes), équipement scientifique (120 livres ou 54 kilogrammes) et roches lunaires (60 livres ou 27 kilogrammes) [source :NASA]. Ce n'est en fait pas un poids important pour les échantillons si des spécimens plus gros attiraient l'attention d'un astronaute.
Une fois qu'ils ont établi leurs objectifs sur le site, les astronautes se déplacent vers un autre site et répètent leur travail. Ils visitent plusieurs endroits lors d'une seule excursion avant de retourner au module lunaire pour décharger des échantillons, reposez-vous et préparez-vous pour le moonwalk du lendemain.
Ce véhicule remarquable a étendu notre gamme d'exploration lunaire. Le plus long entraînement LRV a été enregistré à 20,1 kilomètres (20, 5 milles) à une distance de 7,6 kilomètres (4,7 milles) du module lunaire lors de la mission Apollo 17.
Maintenant que nous avons expérimenté l'Apollo LRV, Regardons les concepts beaucoup plus récents de rover lunaire.
Envole-moi vers la Lune
La Boeing Aerospace Company a construit quatre LRV pour le programme Apollo. Trois ont volé sur les vols Apollo 15-17, et un a été conservé pour les pièces après l'annulation des vols Apollo ultérieurs. Le coût total était de 38 millions de dollars pour les rovers, deux simulateurs de gravité 1/6 et un entraîneur [source :Williams].
Les rovers sont arrivés sur la lune repliés dans un quadrant de l'étage de descente du module lunaire. Lors du premier moonwalk des astronautes, ils déploieraient le rover à partir du module de descente à l'aide de câbles et le déplieraient avec des câbles de déclenchement sur le LRV. La dernière étape consistait à fixer les ailes.
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L'ingénieur en combinaison spatiale Dustin Gohmert conduit le nouveau prototype de camion lunaire de la NASA dans la cour lunaire du Johnson Space Center. Le camion a été conçu pour faciliter les choses comme le tout-terrain. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA Alors que l'Apollo LRV servait principalement à étendre les capacités d'exploration des astronautes lors d'un court séjour sur la lune, La NASA prévoit de construire une base lunaire pour des missions prolongées – des mois à des années par rapport à l'époque d'Apollo. Les missions plus longues nécessitent des véhicules capables d'effectuer des travaux lourds, comme la construction, creuser et transporter des charges. À cette fin, La NASA a conçu un prototype de camion lunaire.
Le camion lunaire est une plate-forme mobile conçue pour voyager sur la lune. Comme ses ancêtres Apollon, il n'est pas sous pression, les astronautes devront donc porter des combinaisons spatiales tout en l'utilisant. Le camion est conçu pour déplacer des marchandises, et la NASA étudie la possibilité d'y ajouter d'autres équipements, comme une pelle rétrocaveuse ou une grue. Le camion est destiné à transporter jusqu'à quatre astronautes.
Le pilote astronaute se tient à son perchoir. Il ou elle peut regarder dans n'importe quelle direction pour déplacer le camion. Le camion a six roues, et chaque roue a deux pneus. Les roues peuvent être dirigées indépendamment dans une rotation de 360 degrés. Cette configuration donne au camion une maniabilité énorme. Il peut aller dans n'importe quelle direction :vers l'avant, en arrière, latéralement ou toute combinaison de ceux-ci.
Deux moteurs électriques alimentent le camion avec une transmission à deux vitesses. Le camion peut s'abaisser au niveau du sol et se relever avec une force de levage de 4, 000 livres (17, 800 newtons). Il peut atteindre une vitesse maximale de 15 mph ou 25 km/h lorsqu'il est déchargé.
Le prototype de camion lunaire a été développé au Johnson Space Center de la NASA à Houston et testé dans la zone de simulation lunaire du centre à Moses Lake, Lavage., où les dunes de sable peuvent simuler l'environnement lunaire.
Regardons le nouveau concept de rover pressurisé.
Réussir votre examen de conduite lunaireTout comme un élève-conducteur doit apprendre à conduire une voiture, les astronautes doivent apprendre à conduire des rovers dans le cadre de la formation pour toute mission où un rover sera impliqué. Pour les commandants et les pilotes du module lunaire des vols Apollo 15-17, cela signifiait s'entraîner avec un rover dans le désert de l'Arizona pendant des mois. Parce que les nouveaux rovers sont des prototypes plutôt que des modèles de production, des équipes d'ingénieurs (qui comprennent des astronautes) conduisent et évaluent sur divers sites d'essai. Une fois que la NASA aura établi des missions lunaires avec des équipages désignés, ces astronautes commenceront à s'entraîner au rover, mais ce ne sera pas avant un moment.
Pensez-vous que vous pourriez passer jusqu'à trois jours à vivre et à travailler à l'intérieur ? Photo avec l'aimable autorisation de la NASA L'Apollo LRV et le camion spatial étaient et seront exploités par des astronautes en combinaison spatiale. Cela signifie que l'exploration lunaire est limitée par la durée de vie des combinaisons. Un autre inconvénient des rovers non pressurisés est qu'ils ne protègent pas les astronautes des éruptions solaires, qui peuvent potentiellement les exposer à des doses mortelles de rayonnement. Mais un rover avec un environnement pressurisé permettrait aux astronautes d'explorer davantage la lune et d'offrir un abri d'urgence contre les événements solaires inattendus.
C'est l'idée derrière le petit rover pressurisé de la NASA. Le SPR se compose d'un module d'habitat pressurisé monté sur le châssis du camion lunaire. De la SPR, les astronautes pourraient explorer la surface de la lune depuis un cockpit avec un large champ de vision. Ils pourraient également équiper le module en tant que station scientifique de terrain. En réalité, le SPR peut aller à peu près partout où va le camion lunaire.
Le module d'habitat (ou milieu de vie) du rover permettrait à deux astronautes – quatre en cas d'urgence – de vivre et de travailler confortablement dans un « environnement en manches de chemise » jusqu'à trois jours. Un environnement en manches de chemise signifie simplement un environnement dans lequel les astronautes n'ont pas à porter leurs combinaisons spatiales. La base lunaire est un autre de ces environnements.
Le module pressurisé dispose d'une petite salle de bain, une pomme de douche brumisante pour les bains à l'éponge, rideaux d'intimité, armoires à outils, des zones d'établi et deux sièges d'équipage qui se replient en lits. Les astronautes doivent réhydrater les packs de nourriture car il n'y a pas de cuisine. Toutes les fonctionnalités sont peu encombrantes. Lors d'essais sur le terrain en Arizona, l'astronaute Mike Gernhardt a déclaré qu'il se sentait à l'aise, même comme la navette spatiale [source :NASA].
Les astronautes peuvent entrer et sortir du module d'un environnement de chemise à un autre en utilisant une trappe d'amarrage de sas. Ils peuvent également sortir et entrer dans le rover directement dans leurs combinaisons spatiales via le port de combinaison sans avoir à dépressuriser le module d'habitat. C'est un exploit que les astronautes d'Apollo envieraient puisqu'ils devaient dépressuriser et repressuriser l'ensemble du module lunaire lorsqu'ils sortaient et rentraient. Et contrairement à Apollon, les astronautes n'auraient pas à apporter leurs combinaisons spatiales poussiéreuses à l'intérieur, gardant ainsi l'intérieur de l'habitat plus propre. Dans les tests du suitport, les astronautes peuvent enfiler des combinaisons spatiales en 10 minutes ou moins.
A l'intérieur de n'importe quel habitat, comme le module lunaire ou la navette spatiale, les instruments génèrent de la chaleur. Pour maintenir une température interne constante, l'excès de chaleur doit être rejeté dans l'espace. Le module lunaire rejetait l'énergie thermique en évaporant de l'eau. La navette spatiale utilise des radiateurs. Le module d'habitat SPR rejette la chaleur interne en faisant fondre la glace dans une écluse de glace autour du port de combinaison, ce qui réduit la quantité d'eau que le rover doit transporter.
Spécifications SPR (avec châssis)Poids :8, 818 livres ou 4, 000 kilogrammes
Charge utile : 8, 818 livres ou 4, 000 kilogrammes
Hauteur :14,1 pieds ou 4,3 mètres
Longueur :14,8 pieds ou 4,5 mètres
Largeur aux roues :13,1 pieds ou 4 mètres
La vitesse :6 mph ou 10 km/h
Varier :144 milles ou 240 kilomètres
[source :NASA]
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Le dernier rover de la NASA survole une colline à Black Point Lava Flow en Arizona, le site des tests 2008 Desert RATS -- ou Research and Technology Studies --. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA/Regan Geeseman Avant que les nouveaux concepts de rover lunaire ne s'approchent de la lune, ils seront testés et retestés dans des environnements lunaires. De tels environnements devraient avoir un terrain similaire à celui de la lune et idéalement connaître des températures extrêmes. La NASA a plusieurs endroits où elle aime essayer ses concepts.
Environnements désertiques tels que les dunes de sable du lac Moses, Lavage., et Pointe Noire, Arizona., fournir un terrain de type hors de ce monde, ainsi que la chaleur extrême, comme les températures rencontrées en plein soleil lunaire. Des températures froides et des paysages lunaires peuvent être trouvés à la base de Haughton sur l'île Devon dans le cercle polaire arctique. L'Antarctique fournit également un environnement tout aussi bien adapté pour tester les technologies de concept de rover lunaire et de base lunaire.
Lors d'un récent test de trois jours du SPR à Black Point, une équipe d'astronautes et de géologues a été chargée d'en apprendre le plus possible sur les coulées de lave en utilisant le SPR. L'astronaute Mike Gernhardt a rapporté que les participants passaient moins de temps dans des combinaisons spatiales et qu'ils étaient plus productifs. Toutes les personnes impliquées dans le programme ont salué le test comme un succès. Les participants ont même appris à changer une crevaison tout en portant une combinaison spatiale [source :NASA].
Actuellement, seuls la Chine et les États-Unis poursuivent activement un programme lunaire habité. Les Chinois ont récemment dévoilé un rover lunaire robotique à propulsion nucléaire, mais ils n'ont pas discuté d'un véhicule habité. Jusque là, La NASA a plus d'expérience dans le placement d'un homme sur la lune et dans la conception et l'exploitation de rovers lunaires.
Le camion lunaire et le SPR ne représentent que deux technologies du projet Return to the Moon de la division d'exploration de la NASA. La NASA développe et teste également des concepts tels que des habitats gonflables pour une base lunaire. Finalement, les lanceurs Orion CEV et Ares pourraient remplacer la navette spatiale actuelle. Avec toutes ces technologies en main, La NASA espère ramener les hommes sur la Lune d'ici 2020.
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