O presidente dos Estados Unidos, Barack Obama, e a primeira-dama Michelle Obama observam o veículo espacial elétrico lunar da NASA abrir a retaguarda do desfile inaugural. Alex Wong / Getty Images Suponha que você esteja viajando para um parque nacional pela primeira vez. Além disso, suponha que não haja transporte público em seu destino planejado, e os locais que você deseja ver estão distantes uns dos outros. O que você faria? Muitas pessoas levariam consigo uma bicicleta ou um carro para viajar. Mas e se esse parque fosse 252, 000 milhas (405, 500 quilômetros) de distância na lua? Agora, como você se locomove?
Se você teve a sorte extraordinária de ser um dos astronautas a andar na lua durante as primeiras missões Apollo, você usou suas pernas. Sua exploração foi limitada pela distância que você poderia caminhar carregando centenas de quilos de traje espacial, equipamentos e amostras de rochas. Seus sistemas de suporte de vida, que pode funcionar por cerca de 4 horas, também atrapalhou o quão longe você poderia vagar. Mas os astronautas da Apollo de missões posteriores, como 15-17, dirigia um carro, uma veículo móvel lunar ( LRV ) que se assemelhava a um buggy.
Agora que a NASA está considerando retornar à lua para missões estendidas e estabelecer uma base lunar, Rovers lunares mais sofisticados são necessários com maior alcance e talvez até mesmo capacidade vital. (Neste artigo, enfocaremos os veículos espaciais tripulados, em vez dos robôs robóticos que agora estão navegando em torno de Marte ou que algum dia poderão explorar a lua). Para atender a essas necessidades, A NASA desenvolveu protótipos de dois novos rovers. Um é um caminhão ou carruagem lunar sem pressão. O outro é chamado de rover elétrico lunar (LER) ou pequeno rover pressurizado (SPR). Enquanto o LRV original era como um buggy, o SPR é mais como uma minivan estendida que pode atravessar a lua. Recentemente, a SPR atravessou a Avenida Pensilvânia como participante do desfile de posse do presidente Obama.
Vamos sentar ao volante de alguns desses veículos espaciais, começando com os mais velhos da época da Apollo e avançando em direção aos futuros veículos que os astronautas podem levar consigo quando fizerem outra visita à lua em 2020.
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Em dezembro de 1972, Os astronautas da Apollo Eugene Cernan e Harrison Schmitt passaram cerca de 75 horas explorando o vale de Taurus-Littrow na lua. Os dois foram os últimos humanos a andar ou cavalgar na lua - auxiliados em suas explorações por um veículo lunar itinerante. Foto cedida pela NASA É o início da década de 1970 e um astronauta da Apollo está saindo na lua com alguns colegas. Vestido com o traje espacial volumoso necessário, ele precisa explorar uma cratera a vários quilômetros de distância, então ele se dirige para o veículo espacial. Ele sobe 35 centímetros no assento tipo cadeira de gramado no compartimento central do chassi de alumínio. O rover tem cerca de 3 metros de comprimento, 6 pés de largura (quase 2 metros) e quase 4 pés (1 metro) de altura. É quase do tamanho de um fusca moderno.
Seu parceiro se junta a ele no outro assento enquanto o primeiro astronauta inspeciona o LRV. O equipamento de comunicação (antena de alto ganho para fotos e dados, antena de baixo ganho para voz e câmera de TV), alimentação (duas baterias de 36 volts) e equipamento de navegação estão localizados no compartimento frontal. No compartimento central estão os dois assentos, a unidade de exibição e o controlador de mão para conduzir o LRV. O compartimento de armazenamento atrás deles contém equipamentos científicos e de amostragem de rochas (ferramentas, bolsas). Abaixo deles, as quatro rodas do rover são feitas, cada uma, de duas estruturas de alumínio (uma interna e outra externa), enquanto os próprios pneus são feitos de tela de arame galvanizado de piano com banda de rodagem em titânio.
O motorista designado olha para o console de exibição no centro do compartimento da tripulação do LRV para se orientar. A tela de navegação fica no topo com uma tela de computador, uma bússola solar, exibição de velocidade (0-12 mph, 0-20 kph), botões de reset e um medidor de ângulo de inclinação que rastreia a inclinação em que o rover está. Na parte inferior estão os interruptores de energia que distribuem a energia das duas baterias, os monitores de energia da bateria e os interruptores que controlam os motores elétricos de direção e motores de acionamento.
Antes que o astronauta comece a dirigir, ele tem que completar a lista de verificação de inicialização, o primeiro passo é avistar o sol com a bússola solar. Assim que ele der essa leitura para as pessoas no controle da missão, eles enviam dados de volta para programar o computador de navegação. Esta leitura dá ao computador de navegação LRV um ponto de referência próximo ao módulo lunar, a nave de desembarque Apollo que serve como sua base na lua. Durante a operação, o computador rastreia a direção do rover em relação ao módulo lunar usando um giroscópio e medindo a distância (alcance) através do número de rotações da roda. Uma bússola no visor mostra o norte lunar.
Assim que a lista de verificação for concluída, é hora de sair.
Comandante da Apollo 17, Gene Cernan dirigindo o LRV Foto cortesia da NASA O Apollo LRV não veio com um volante propriamente dito. Sim, Contudo, ter um controlador de mão localizado logo atrás do console da tela em um apoio de braço, que coordenou a direção, acionam motores e freios. O controlador estava localizado no centro do compartimento da tripulação para que qualquer um dos astronautas pudesse dirigir, embora o comandante geralmente fizesse as honras. Ele também veio com uma alça em T para facilitar a operação com as luvas grossas do traje.
Cada roda do LRV poderia operar independentemente por um motor elétrico e dirigir independentemente das outras rodas, de forma que o LRV pudesse girar mesmo se uma das articulações da direção falhasse. De forma similar, cada roda também tinha freios independentes. Para NASA, redundância sempre foi uma prioridade. Além disso, esta configuração permitiu um raio de giro estreito de 10 pés (3 metros).
A alça em T pode girar para a esquerda, direito, frente ou para trás e mover para frente ou para trás. Ele também veio com um botão que poderia bloquear o controlador para uso em uma direção para frente, bem como um anel para liberar o freio de estacionamento. Os movimentos do controlador de mão guiavam o LRV assim:
Voltemos aos nossos dois astronautas viajando para o exterior para explorar a cratera. A suspensão do LRV minimiza os solavancos do terreno irregular, mas eles estão amarrados com apoios para os pés, alças de mão e cintos de segurança de qualquer maneira. Embora o LRV seja projetado para subir uma encosta íngreme de 25 graus ou viajar até 40 milhas (67 quilômetros), eles não viajarão mais de 6 milhas (10 quilômetros) do módulo lunar. Se o rover falhou, eles ainda podiam caminhar de volta para o módulo antes que seus sistemas de suporte de vida acabassem.
E problemas imprevistos, mecânico e não, ocorreu. Por exemplo, na missão Apollo 17, O comandante Gene Cernan quebrou um pedaço do para-lama do veículo espacial quando um martelo no bolso do traje espacial o atingiu quando ele passou. O pára-choque bloqueou a poeira lunar levantada pelas rodas de malha do veículo espacial. Se os astronautas não tivessem reparado o pára-choque, as rodas teriam coberto os astronautas e o equipamento com poeira lunar - um perigo tanto para os homens quanto para o equipamento. Eles criaram um novo para-lama a partir de um mapa laminado e fita adesiva, o que lhes permitiu continuar usando o veículo. Muito engenhoso.
O que acontece quando o VLT chega ao seu destino?
Assim que os astronautas chegam ao seu destino, eles param e acionam o freio de mão. Depois de escalar, eles realinham as antenas de alto e baixo ganho com a Terra para que possam se comunicar com o controle da missão. O controle da missão opera a câmera de TV do LRV remotamente enquanto os astronautas implantam equipamentos e coletam amostras de rochas e solo, que eles colocam na parte de trás do LRV.
Mas quanto eles podem transportar na forma de amostras de rocha? Embora o próprio LRV pese 460 libras (209 quilogramas) na Terra, pode suportar 1, 080 libras (490 quilogramas) totalmente carregados. Isso inclui dois astronautas de terno e mochila (800 libras ou 363 kg), equipamento de comunicação (100 libras ou 45 quilogramas), equipamento científico (120 libras ou 54 kg) e rochas lunares (60 libras ou 27 kg) [fonte:NASA]. Na verdade, isso não é uma grande tolerância de peso para amostras se alguns espécimes maiores por acaso chamarem a atenção de um astronauta.
Depois de estabelecerem seus objetivos no local, os astronautas vão para outro local e repetem o trabalho. Eles visitam vários locais em uma única excursão antes de retornar ao módulo lunar para descarregar as amostras, descanse e prepare-se para o moonwalk do dia seguinte.
Este notável veículo ampliou nosso alcance de exploração lunar. A maior unidade de LRV com clock de 20,5 milhas (20,1 quilômetros) a uma distância de 4,7 milhas (7,6 quilômetros) do módulo lunar durante a missão Apollo 17.
Agora que experimentamos o Apollo LRV, vamos dar uma olhada nos conceitos mais recentes do rover lunar.
Me faça voar até a lua
A Boeing Aerospace Company construiu quatro LRVs para o programa Apollo. Três voaram nos voos da Apollo 15-17, e um foi guardado para peças depois que os voos posteriores da Apollo foram cancelados. O custo total foi de US $ 38 milhões para os rovers, dois simuladores de gravidade 1/6 e um treinador [fonte:Williams].
Os rovers chegaram à lua dobrados em um quadrante do estágio de descida do módulo lunar. No primeiro moonwalk dos astronautas, eles iriam implantar o rover do módulo de descida usando cabos e desdobrá-lo com cabos de liberação no LRV. A última etapa foi prender os para-lamas.
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O engenheiro de trajes espaciais Dustin Gohmert dirige o novo protótipo de caminhão lunar da NASA através do pátio lunar do Johnson Space Center. O caminhão foi construído para facilitar coisas como o offroading. Foto cedida pela NASA Enquanto o Apollo LRV foi usado principalmente para estender as capacidades de exploração dos astronautas durante uma curta estada na lua, A NASA está planejando construir uma base lunar para missões estendidas - de meses a anos contra os dias de Apollo. As missões mais longas requerem veículos capazes de realizar trabalhos pesados, como construção, cavar e transportar cargas. Para este fim, A NASA projetou um protótipo de caminhão lunar.
O caminhão lunar é uma plataforma móvel feita para viajar na lua. Como seus antepassados Apollo, não é pressurizado, portanto, os astronautas terão que usar trajes espaciais durante a operação. O caminhão é projetado para mover cargas, e a NASA está explorando a possibilidade de adicionar outros equipamentos a ele, como uma retroescavadeira ou guindaste. O caminhão deve transportar até quatro astronautas.
O motorista astronauta fica no poleiro do motorista. Ele ou ela pode olhar ao redor em qualquer direção para mover o caminhão. O caminhão tem seis rodas, e cada roda tem dois pneus. As rodas podem ser dirigidas de forma independente em uma rotação de 360 graus. Esta configuração dá ao caminhão enorme manobrabilidade. Ele pode ir em qualquer direção:para frente, para trás, lateralmente ou qualquer combinação dos mesmos.
Dois motores elétricos movem o caminhão com uma transmissão de duas velocidades. O caminhão pode abaixar até o nível do solo e subir de volta com uma força de elevação de 4, 000 libras (17, 800 newtons). Ele pode obter uma velocidade máxima de 15 mph ou 25 km / h quando descarregado.
O protótipo do caminhão lunar foi desenvolvido no Johnson Space Center da NASA em Houston e testado na área de simulação lunar do centro em Moses Lake, Lavagem., onde as dunas de areia podem simular o ambiente lunar.
Vejamos o novo conceito de rover pressurizado.
Passando no seu teste de direção lunarAssim como um motorista estudante precisa aprender a dirigir um carro, os astronautas devem aprender a dirigir rovers como parte do treinamento para qualquer missão em que um rover esteja envolvido. Para os comandantes e pilotos do módulo lunar dos voos da Apollo 15-17, isso significava treinar com um veículo espacial no deserto do Arizona por meses. Como os novos rovers são protótipos em vez de modelos de produção, equipes de engenharia (que incluem alguns astronautas) estão conduzindo e avaliando em vários locais de teste. Uma vez que a NASA estabelece missões lunares com equipes designadas, aqueles astronautas começarão o treinamento do rover, mas isso não acontecerá por enquanto.
Você acha que poderia ficar até três dias morando e trabalhando lá dentro? Foto cedida pela NASA Tanto o Apollo LRV quanto o caminhão espacial foram e serão operados por astronautas em trajes espaciais. Isso significa que a exploração lunar é limitada pelo tempo de vida que os trajes fornecem. Outra desvantagem dos rovers não pressurizados é que eles não protegem os astronautas de eventos de explosão solar, o que pode potencialmente expô-los a doses letais de radiação. Mas um rover com um ambiente pressurizado permitiria aos astronautas explorar mais a lua e oferecer um abrigo de emergência contra eventos solares inesperados.
Essa é a ideia por trás do pequeno veículo espacial pressurizado da NASA. O SPR consiste em um módulo de habitat pressurizado montado no chassi do caminhão lunar. Do SPR, os astronautas podem explorar a superfície da lua a partir de uma cabine com um amplo campo de visão. Eles também poderiam equipar o módulo como uma estação de ciência de campo. Na verdade, o SPR pode ir praticamente a qualquer lugar que o caminhão lunar vá.
O módulo de habitat do rover (ou ambiente de vida) permitiria a dois astronautas - quatro em emergências - viver e trabalhar confortavelmente em um "ambiente de manga de camisa" por até três dias. Um ambiente em mangas de camisa significa apenas um em que os astronautas não precisam usar seus trajes espaciais. A base lunar é outro ambiente semelhante.
O módulo pressurizado tem um pequeno banheiro, um chuveiro de neblina para banhos de esponja, cortinas de privacidade, armários para ferramentas, áreas de bancada e dois assentos de tripulação que se dobram em camas. Os astronautas precisam reidratar os pacotes de comida porque não há cozinha. Todos os recursos economizam espaço. Durante os testes de campo no Arizona, o astronauta Mike Gernhardt relatou que se sentia confortável, até mesmo como o ônibus espacial [fonte:NASA].
Os astronautas podem entrar e sair do módulo de um ambiente de manga de camisa para outro usando uma escotilha de encaixe da eclusa de ar. Eles também podem sair e entrar no rover diretamente em seus trajes espaciais por meio da porta de bagagem, sem ter que despressurizar o módulo de habitat. Esse é um feito que os astronautas da Apollo invejariam, já que tiveram que despressurizar e repressurizar todo o módulo lunar ao sair e entrar novamente. E ao contrário do Apollo, os astronautas não teriam que trazer seus trajes espaciais empoeirados para dentro, mantendo assim o interior do habitat mais limpo. Em testes do suitport, os astronautas podem vestir trajes espaciais em 10 minutos ou menos.
Dentro de qualquer habitat, como o módulo lunar ou ônibus espacial, os instrumentos geram calor. Para manter uma temperatura interna constante, o excesso de calor deve ser rejeitado no espaço sideral. O módulo lunar rejeitou a energia térmica evaporando a água. O ônibus espacial usa radiadores. O módulo de habitat SPR rejeita o calor interno derretendo o gelo em uma eclusa de gelo ao redor da porta de trajes, o que reduz a quantidade de água que o rover deve carregar.
Especificações SPR (com chassi)Peso :8, 818 libras ou 4, 000 quilogramas
Carga útil :8, 818 libras ou 4, 000 quilogramas
Altura :14,1 pés ou 4,3 metros
Comprimento :14,8 pés ou 4,5 metros
Largura nas rodas :13,1 pés ou 4 metros
Velocidade :6 mph ou 10 kph
Faixa :144 milhas ou 240 quilômetros
[fonte:NASA]
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O mais recente rover da NASA atinge o topo de uma colina em Black Point Lava Flow, no Arizona, o site dos testes RATS do Deserto de 2008 - ou Estudos de Pesquisa e Tecnologia. Foto cedida pela NASA / Regan Geeseman Antes que os novos conceitos do rover lunar cheguem a qualquer lugar perto da lua, eles serão testados e retestados em ambientes lunares. Esses ambientes devem ter terreno semelhante ao da lua e, idealmente, experimentar temperaturas extremas. A NASA tem vários locais onde gosta de experimentar seus conceitos.
Ambientes desérticos, como as dunas de areia do Lago Moses, Lavagem., e Black Point, Ariz., fornecer terreno de outro mundo, bem como calor extremo, como as temperaturas encontradas na luz solar lunar direta. Temperaturas frias e paisagens lunares podem ser encontradas na base de Haughton na Ilha de Devon, no Círculo Polar Ártico. A Antártica também oferece um ambiente igualmente adequado para testar o rover lunar e as tecnologias de conceito de base lunar.
Em um teste recente de três dias do SPR em Black Point, uma equipe de astronautas e geólogos foi encarregada de aprender o máximo possível sobre os fluxos de lava usando o SPR. O astronauta Mike Gernhardt relatou que os participantes gastaram menos tempo em trajes espaciais e que foram mais produtivos. Todos os envolvidos no programa saudaram o teste como um sucesso. Os participantes aprenderam até mesmo a trocar um pneu furado enquanto usavam um traje espacial [fonte:NASA].
Atualmente, apenas a China e os Estados Unidos estão buscando ativamente um programa lunar tripulado. Os chineses revelaram recentemente um rover lunar robótico movido a energia nuclear, mas eles não discutiram um veículo tripulado. Até aqui, A NASA tem mais experiência em colocar um homem na lua e em projetar e operar rovers lunares.
O caminhão lunar e o SPR representam apenas duas tecnologias no projeto Return to the Moon da Divisão de Exploração da NASA. A NASA também está desenvolvendo e testando conceitos como habitats infláveis para uma base lunar. Eventualmente, os veículos lançadores Orion CEV e Ares podem substituir o atual ônibus espacial. Com todas essas tecnologias em mãos, A NASA espera levar os homens de volta à Lua até 2020.
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