вторник, 12 апреля 2011 г.

Дню Космонавтики посвящается - автомобиль на Луне


Лунный автомобиль

В День космонавтики самое время вспомнить об эксперименте, объединившем в себе достижения учёных в области освоения космоса и строительства автомобилей.

Впервые расстояние до Луны осенью 1959 года смог преодолеть советский космический корабль «Луна 2»; в зависимости от положения на эллипсоидной орбите, эта величина составляет от 380 до 405 тысяч километров. Для сравнения — до ближайшей к Земле планеты, Венеры, 41 миллион километров, а до Марса 56 миллионов километров. Борьба за космос между Советским Союзом и Америкой привела к серии колоссальных научно-технических прорывов в 50-70-е годы: первый беспилотный облёт Луны (1959, СССР), первый пилотируемый полет (1961, СССР), первый выход космонавта в открытый космос (1965, СССР). Развитие советской и американской космических программ шли невероятно высокими темпами, при этом практически на равных: скажем, американцы вышли в открытый космос через 3 месяца после Алексея Леонова в том же 1965 году.

Однако одной из важных задач обе державы рассматривали высадку человека на Луну. И, пока советская программа изучения Луны беспилотными зондами шла полным ходом, американцы направили свои усилия на пилотируемую экспедицию на спутник Земли. Реализация программы «Аполлон» потребовала значительных подготовительных усилий: были произведены фотографирование поверхности Луны, отправка для отработки мягкой посадки и старта с поверхности беспилотных кораблей, создание детального изображения поверхности. 20 июля 1969 года на поверхность Луны ступила нога человека: Нил Армстронг и Эдвин Олдрин вышли из спускаемого модуля наружу.



Этот факт общеизвестен. Однако заинтересовало другое: сколько всего землян побывало на Луне? Справочные статьи утверждали, что пилотируемые экспедиции на Луну продолжались в период с 1969 по 1972 годы, и таких экспедиций было шесть. Первой высадку на Луну осуществил экипаж Аполлона-11, также успешной оказалась миссии 12, 14, 15, 16 и 17 экспедиций. Экипаж Аполлона-13 в ходе полёта столкнулся с серьёзной проблемой: в 330 000 км от Земли взорвался кислородный баллон, в результате чего были выведены из строя топливные элементы двигателей. Астронавтам чудом удалось вернуться: они использовали двигатель спускаемого аппарата.

Схема каждой экспедиции выглядела одинаково: из трёх человек экипажа двое отправлялись в спускаемом модуле на поверхность Луны, а один человек оставался в корабле на орбите. Таким образом, на Луне побывало 12 астронавтов, программа «Аполлон» стала единственным космическим проектом, в рамках которого были осуществлены пилотируемые полёты за пределы низкой земной орбиты, и была произведена высадка астронавтов на другой астрономический объект. Лунная американская программа часто называется одним из величайших достижений человечества.

Вернёмся к лунным экспедициям. Для проведения программы изучения поверхности Луны, астронавты покидали корабль и имели возможность отойти на некоторое расстояние от него. Время нахождения вне спускаемого модуля, а также связанное с ним удаление от корабля, определялись в первую очередь ресурсом системы жизнеобеспечения скафандров. И вот во время экспедиции Аполлон-15 американские учёные впервые применили уникальное транспортное средство — электромобиль LRV.



Машина была создана корпорацией Boeing в конце 60-х годов. Она представляла собой четырёхколёсный двухместный транспортёр, оснащённый тяговыми электромоторами и двумя батареями. Вездеходы значительно расширили доступную для астронавтов площадь лунной поверхности. Пользуясь вездеходом, можно было развивать скорость до 13 км/ч. В ходе экспедиции «Аполлон-16» был установлен рекорд скорости передвижения по Луне — 18 км/ч. Общая длина пути, пройденного вездеходами в экспедициях Аполлон-15, -16 и -17, составила соответственно 28, 27 и 36 километров.

Лунный автомобиль был снабжён четырьмя двигателями постоянного тока (отдельный двигатель для каждого из колёс) производства Delco, каждый мощностью 0.25 л.с. (190 Ватт) при оборотах до 10,000 об/мин, передача через понижающий гармонический редуктор 80:1, а также двумя рулевыми двигателями (по одному для передних и задних колёс). Источник электроэнергии- две неперезаряжаемые серебряно-цинковые батареи напряжением 36 вольт и ёмкостью 121 А•ч. каждая. Конструкцией предусматривалась возможность питания от батарей электромобиля устройства связи или телекамеры. Батареи и электроника были снабжены системой пассивного охлаждения.


Колёса были разработаны компанией General Motors. Конструкция колеса включала алюминиевый диск и покрышку диаметром 81 см и шириной 23 см. Покрышка была выполнена из плетёной стальной проволоки (волокон) толщиной 0.84 мм с цинковым покрытием. Порядка 50% от площади покрышки занимал специальный титановый протектор для надёжного контакта с грунтом. Над колёсами располагались пылезащитные щитки.

Лунный автомобиль обладал массой в 210 кг и грузоподъёмностью в условиях лунной силы тяжести в 490 кг. Рама длиной в 3 м, с колёсной базой в 2,3 м, была сварена из алюминиевых труб (алюминиевый сплав 2219). Рама состояла из трёх частей, скреплённых шарнирами, благодаря чему она складывалась и во время полёта к Луне была закреплена снаружи лунного модуля в сложенном виде. Машина опускалась на грунт двумя астронавтами с помощью имеющейся блочно-тросовой системы. Максимальная высота автомобиля составляла 1,1 м. Клиренс с полной загрузкой — 35 см. Радиус разворота составлял около трёх метров.

Управление машиной осуществлялось T-образной рукояткой, расположенной между сидениями. Подача ручки вперёд обеспечивало движение вперёд; влево-вправо — поворот; назад — торможение, полностью назад — стояночный тормоз. На ручке имелся переключатель заднего хода. Приборное оборудование было смонтировано на отдельном щитке и включало в себя следующие указатели: скорость, пройденное расстояние, азимут движения (курс), наклон, индикаторы запаса мощности батарей и температуры. Навигация обеспечивалась гирокомпасом и одометром.


Лунный автомобиль был оборудован собственной системой радио- и телевизионной связи. Имелась остронаправленная сетчатая параболическая антенна для прямой связи с Землёй, также ненаправленная антенна. На борту были установлены цветная телевизионная камера и 16-мм кинокамера, также 70-мм фотокамера. Для них имелся и запас плёнок в кассетах.

Возможность путешествовать по лунной поверхности на вездеходе ограничивалась тем обстоятельством, что астронавты должны были иметь возможность успеть самостоятельно вернуться к лунному модулю в случае поломки вездехода до того, как будут израсходованы ресурсы их систем жизнеобеспечения. После того, как лунные автомобили и скафандры астронавтов продемонстрировали свою надежность, это ограничение было смягчено во время последней экспедиции (Аполлон-17), что позволило удалиться от лунного модуля на максимальное расстояние в 7,6 км.
video

В ходе эксплуатации LRV на Луне астронавты испытали ряд трудностей. Так, во время экспедиции Аполлон-16, во время второго выхода на грунт астронавт Янг случайно задел пылевой щиток транспортёра и оторвал его. Пыль, выброшенная из-под колеса, осыпала астронавтов, консоль управления и оборудование радиосвязи. Стала расти температура батарей и повысился расход мощности. Ремонт, однако, не производился. Та же деталь была оторвана в ходе экспедиции Аполлон-17 (Юджин Сернан задел её ручкой геологического молотка). Астронавты закрепили её клейкой лентой, однако из-за пыли лента держалась плохо, и через час щиток был окончательно потерян. Транспортёр снова осыпало пылью. Было принято решение исправить поломку собственными силами. Астронавты сделали пылевой щиток из подручных материалов, используя карты местности, клейкую ленту, и зажимы — фиксаторы осветителей, снятые с лунного модуля. Карты, со следами эрозии лунной пылью, были возвращены на Землю и экспонируются в Национальном Аэрокосмическом музее.


Цветная телевизионная камера, установленная на транспортёре, имела объектив-трансфокатор кратностью 6х, могла управляться не только астронавтами, но и оператором с Земли (она оснащалась электроприводом для движения по горизонтали и вертикали, изменения фокусного расстояния). Это значительно расширило возможности съемок, в особенности — позволило провести съемку старта корабля с Луны. Для этого транспортер заранее устанавливался на нужном расстоянии от модуля - с тем расчётом, чтобы объектив камеры мог захватить в поле зрения стартующий корабль. Оператор на Земле, получая телевизионную картинку с камеры, управлял её приводом, сопровождая взлёт корабля. Хотя время старта было известно с точностью до секунд, но с учётом запаздывания прохождения сигнала по цепочке Луна-Земля-Луна оператору приходилось работать "на опережение". Так, начало вертикального панорамирования приходилось рассчитывать заранее (т.е. на телекартинке оператора модуль ещё стоял на грунте, а в действительности стартовал полторы секунды назад). Всё это создавало большие затруднения. Первые две попытки съемки старта (Аполлон 15 и 16) по этой причине оказались неудачными. Однако завершающая часть последней экспедиции — старт Аполлона-17— был снят успешно.

Спасибо Саше Нахапетову за предоставленную статью






Комментариев нет:

Отправить комментарий