Boeing Lunar Roving Vehicle: Fascinující příběh měsíčního tuláka

Měl výkon pouze 1 koně a Eugene Cernan s československými kořeny z něj na poslední misi Apollo 17 vyždímal 18 km/h. To není moc, přesto je elektrický offroad jedním z nejslavnějších aut na světě.

Říkají mu Lunar Rover, tedy měsíční rover anebo také měsíční tulák. Tohle relativně malé bateriemi poháněné vozítko však přišlo na svět pod oficiálním označením LRV tedy Lunar Roving Vehicle na počátku sedmdesátých let.

Myšlenka automobilu, který by se mohl pohybovat po povrchu měsíce případně jiných kosmických tělesech a významně by ulehčil pohyb, a tudíž i práci astronautů na jejich misích, je pochopitelně poněkud starší.

Již v polovině šedesátých let vyšel v americkém časopisu Popular Science článek, ve kterém tuto potřebu shrnul Wernher von Braun a prozradil, že vědecké středisko NASA pro výrobu raketových motorů na tomto problému už spolupracuje se společnostmi jako Lockheed, Bendix, Boeing, General Motors, Grumman či Bell Aerospace.

Muskova Tesla Roadster se zřejmě srazí se Zemí! Nám už to ale bude jedno

Muskova Tesla Roadster se zřejmě srazí se Zemí! Nám už to ale bude jedno

Von Braun rozebíral koncept lunárního vozidla dokonce už o dekádu dříve, a protože se předpokládalo, že by astronauti strávili na měsíci alespoň šest týdnů, těmto plánům odpovídal i navrhovaný dopravní prostředek. Měl to být robustní tahač schopný vzít do vleku desetitunový přívěs s kompletním vybavením.

Že všechno nakonec dopadlo jinak, o hodně skromněji, už asi víte, méně známá jsou akorát fakta, proč se tak stalo. Předně je asi důležité říci, že v počátcích programu Apollo se počítalo s tím, že v případě každé mise budou startovat minimálně dvě nosné rakety Saturn V. Jedna měla vynést na lunární oběžnou dráhu posádku, ta druhá pak kompletní vybavení, včetně transportního vozidla.

Společnosti Grumman a Northrop se proto pustily do velkorysých projektů měsíčních aut s přetlakovými kabinami, které by byly poháněné silou elektromotorů umístěných v nábojích kol. Firmy Bendix a Boeing také nezahálely, ačkoli tehdy spíše přemítaly, který z možných dopravních systémů zvolit.

Partisan chce poslat své vozy na Mars v kusech. Pro Elona Muska...

Partisan chce poslat své vozy na Mars v kusech. Pro Elona Muska...

Ve stejné době vzniká také první návrh pružných bezdušových kol vyrobených z pozinkovaných ocelových drátů připevněných k hliníkovému disku a vyztužených titanovými destičkami, které se později uplatnily u finálního projektu. Za jejich návrhem stojí další geniální konstruktér původem z Maďarska a dnes už devadesátiletý Ferenc Pavlics, který od konce padesátých let pracoval pro GM.

Ještě v roce 1963 měla NASA ve své studii zabývající se logistikou programu Apollo zařazený dvoumístný automobil MOLAB (mobilní laboratoř) o hmotnosti 2940 až 3840 kg, který měl být schopen ubytovat a poskytnout životní podmínky pro dvojici astronautů minimálně na dva týdny, jenže pak do projektu zasáhl Kongres.

Politici chtěli udržet náklady na uzdě, omezili produkci raket Saturn V a od té chvíle bylo zřejmé, že pro každou misi bude k dispozici pouze jeden nosič a jakýkoli dopravní prostředek bude muset být přepravený na povrch měsíce ve společném modulu s posádkou.

Škoda chce bavit internet. Superb TSI poslala do srdce Marsu!

Škoda chce bavit internet. Superb TSI poslala do srdce Marsu!

Výše uvedené rozhodnutí razantním způsobem změnilo pravidla soutěže. Okamžitě se začaly zkoumat dostupné možnosti, přičemž vědci navrhli hned několik řešení. Jedno z nich spočívalo ve stacionárním modulu a dálkově ovládaných vozítkách, podle dalšího měl být lunární model na kolech tažený menším dvousedadlovým tahačem, a nakonec tady byla možnost využít stacionární modul s menším jedno nebo dvousedadlovým roverem.

Jen pár dní před prvním přistáním Apolla 11 na Měsíci, konkrétně 11. července 1969, zveřejňuje Marshallovo vesmírné centrum odpovědné za výrobu raketových motorů, palivových nádrží i výcvik posádek definitivní výzvu k předložení konkrétních návrhů. Z původně zainteresovaných firem se hlásí Boeing, Bendix, Grumman a navíc je zde i Chrysler.

Následující tři měsíce se zkoumají možnosti, hodnotí návrhy a 28. října 1969 je oznámeno jméno vítěze. Jako hlavní dodavatel mobilního prostředku Lunar Roving Vehicle byl vybrán Boeing, přičemž významným dodavatelem se stává také General Motors, respektive jeho divize Defense Research Laboratories, která pro projekt poskytla zavěšení, motory, kola ale také Ference Pavlicse.

Chevrolet Captiva Moonlander: měsíční edice

Chevrolet Captiva Moonlander: měsíční edice

První podepsaná smlouva obsahuje i náklady na vývoj a výrobu. LRV má stát 19 milionů dolarů a první auto má být hotové 1. dubna 1971. Účet je později překročen až dvojnásobně, souhrnně to nakonec dělá 38 milionů dolarů, což je shodou okolností částka, kterou NASA původně předpokládala.

Boeing nakonec vyrobil čtyři rovery. První tři se úspěšně účastnily misí Apollo 15, 16 a 17, zatímco poslední kousek posloužil jako dárce některých součástek poté, co byl lunární vesmírný program ještě před polovinou 70. let definitivně zrušen. Kromě toho vzniklo ale také několik testovacích prototypů.

Jeden z nich sloužil při ergonomické optimalizaci vozu, další inženýři využili při návrhu a integraci subsystémů, dva kusy pomohly při zkouškách rozkládacího mechanismu a několik následujících vozítek jezdilo při praktických testech sloužících k nácviku ovládání a prověrkách vlivu na konstrukci lunárního modulu.

Citroën C3 AirCross Lunar: Picasso míří do terénu

Citroën C3 AirCross Lunar: Picasso míří do terénu

Základem LRV se stala středová plošina vyrobená z hliníkové slitiny 2219 s příměsí mědi, nepatrného množství železa, hořčíku a manganu. Na platformu s ovládacím panelem a dvojicí sklápěcích sedadel sestavených z aluminiových trubek a nylonového výpletu navazovaly pomocné rámy náprav. Ty bylo možné vyklopit společně s koly na výchozí rám, čímž z roveru vznikl kompaktní balíček, který se dal uchytit na boku lunárního modulu.

Měsíční bugina dostala již zmiňovaná kola navržená Pavlicsem ještě pod křídly GM Defense Research Laboratories. Každé z nich mělo vlastní elektromotor firmy Delco zabudovaný přímo do náboje, takže LRV byla čtyřkolka, akorát její výkon nebyl nijak zvlášť oslnivý.

Každá pohonná jednotka napájená stejnosměrný proudem produkovala 190 wattů, tedy asi 0,25 koně, takže souhrnný výkon vozu byl pouze 760 wattů, což po přepočtu vycházelo na 1 koně. Protože se malé motory daly vytočit až na 10 tisíc otáček za minutu, tvůrci použili redukční jednostupňové převodovky s poměrem 80:1 a mechanické brzdy.

Audi stvořilo lunární vůz pro film Vetřelec. Do vesmíru se vydá i ve skutečnosti

Audi stvořilo lunární vůz pro film Vetřelec. Do vesmíru se vydá i ve skutečnosti

Zajímavě bylo vyřešeno rovněž řízení. O natáčení kol přední i zadní nápravy se staraly další malé elektromotory, každý s výkonem 75 wattů. Pokud pracovaly synchronně, zadní kola se natáčela do opačné strany než ty přední a poloměr otáčení byl pouhé tři metry, nicméně toto řízení bylo možné rozpojit a pak zatáčela pouze vybraná náprava.

Napájení všech jednotek zajišťovaly stříbrno-zinkové akumulátory v elektrolytu hydroxidu draselného, které se nedaly dobíjet. Měly napětí 36 V a celkovou kapacitu 242 Ah. Podle propočtů tato sestava stačila na maximální dojezd 92 kilometrů, a to se počítalo i s napájením kamery i dalších systémů, třeba komunikační jednotky.

Baterie i elektronika dostaly pasivní chlazení pomocí tepelných kondenzátorů, přičemž astronauti museli bezprostředně po jízdě otevřít výměníky potažené mylarovou fólií a ručně je vyčistit pomocí štětečků od všude přítomného prachu, aby se systémy auta nepřehřívaly.

Samotné ovládání auta zajišťoval panel s kontrolními přístroji a přepínači pro výběr jednotlivých režimu, především ale páka, respektive něco jako joystick ve tvaru písmena T. Vše bylo velmi intuitivní až primitivní. Pohybem ovladače vpřed se rover rozjel dopředu, jeho naklopením do stran pak LRV zatočilo doprava nebo doleva. Zatažením vzad se aktivovaly brzdy, a pokud chtěl řidič/astronaut couvnout, zmáčkl příslušné tlačítko na rukojeti páky a zatáhl dozadu. Zatažením páky zcela dozadu se aktivovala parkovací brzda.

Posádka měla k dispozici informace o rychlosti, směru, nechyběl indikátor sklonu, výkonu i teploty. Navigaci zajišťoval gyroskop ve spojení s počítadlem kilometrů, takže cestující měli pořád přehled o tom, jak daleko a kterým směrem stojí lunární modul.

Pokud vás o pár odstavců výše zaujal docela slušný dojezd, akorát vám vrtá hlavou, jak bylo něco takové vůbec možné ve spojení s takto skromnou zásobou energie, vězte, že odpověď tkví především ve hmotnosti. LRV vážilo na zemi jen 210 kg, přičemž jeho konstrukce zvládla odvézt dalších 490 kg nákladu včetně posádky.

Fígl byl v tom, že na Měsíci je pouze šestinová gravitace, takže rover „nahoře“ vážil pouhých pětatřicet kilogramů a ani při plném zatížení se jeho váha nepřehoupla přes 117 kg. Abychom měli výčet parametrů lunárního elektromobilu kompletní, měli bychom dodat, že celý rám měl na délku 3,0 metru, nápravy byly od sebe 2,3 metru, a pokud budeme ignorovat antény v rozloženém stavu, výška auta byla pouze 1,1 metru.

Neméně zajímavé bylo rovněž zavěšení. Už jsme říkali, že celá přední i zadní část se dala společně s koly sklopit, přesto konstruktéři použili vpředu i vzadu velmi moderní dvojitá lichoběžníková ramena, přičemž odpružení zajišťovaly torzní tyče a tlumiče. Aby mohl rover překonávat i náročnější terénní nerovnosti i s plnou zátěží měl jeho podvozek světlou výšku 36 centimetrů.

Všechny tři lunární stroje najezdily dohromady 90,2 kilometru, nejdelší vzdálenost pak zvládl poslední model LRV-003 (35,89 km), když už bylo z předchozích misí jasné, že astronauti dostali od Boeingu velmi spolehlivou techniku. Za celou dobu užívání se neobjevily vážnější problémy, pokud nepočítáme zaprášené tepelné výměníky způsobující přehřívání a ulomený blatník, což bylo primární příčinou zhoršeného chlazení.

Původně to vypadalo jako banální problém. U Apolla 16 zničil jeden z blatníků nešťastnou náhodou John Young, v případě Apolla 17 pro změnu Eugene Cernan, když se o zadní blatník zachytila násada jeho kladiva. Prach, který následně odletoval od nekrytého kola byl natolik nepříjemný, že pokrýval posádku, vůz i přístroje. Právě tato drobnost způsobila přehřívání systému a zvýšenou spotřebu energie, takže posádka Apolla 17 již věděla, že nesmí danou věc podceňovat.

Nejdříve se astronauti pokusili opravit blatník lepicí páskou, nicméně opět kvůli prachu nedržela a po hodině jízdy se provizorní řešení rozpadlo. Při druhé jízdě posádka vyrobila náhradu z mapy, lepicí pásky a úchytek původně určených pro světla, což fungovalo mnohem lépe. Mimochodem, po skončení mise byly mapy přivezeny zpět na Zemi a momentálně jsou k vidění v National Air and Space Museum.

Jak asi správně tušíte, ani jeden ze zmiňovaných lunárních vozů neměl to štěstí, aby se po skončení svého poslání vrátil zpátky s posádkou. Všechny tři stroje jsou dodnes na Měsíci, aby společně se sovětskými automatickými vozítky Lunochod 1 a 2 rozšířily seznam umělých objektů na našem souputníkovi.

 

TEST BMW M140i: Dokonalost odsouzená k záhubě

BMW M140i

Pokud toužíte po nejlepším ostrém hatchbacku na trhu, zapomeňte na Civic Type-R nebo Golf R. Chtějte M140i s manuálem a samosvorem a peněz nelitujte. Tohle je poslední příležitost k nákupu.

23.  9.  2018 | Miro Mihálik | 30 příspěvků
Minitest Volvo S90 T8: Je vrcholná motorizace skutečně nejlepší?

Volvo S90 T8 AWD Polestar (minitest)

Tentokrát jsme vyzkoušeli Volvo S90 se vším, co mu je možné nadělit. Jak funguje hybridní provedení?

18.  9.  2018 | Milan Lažanský | 26 příspěvků
Minitest Honda Civic Sedan 1.6 i-DTEC: Hravý asketa

Honda Civic Sedan 1.6 i-DTEC (minitest)

Dieselové motory jsou v kurzu především díky své efektivitě, co když chce ale auto s nízkou spotřebou třeba nadšený řidič a netouží zrovna po starší mnichovské ojetině v naftě?

16.  9.  2018 | Miro Mihálik | 44 příspěvků