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Cómo funcionan los rovers lunares

Cómo funcionan los rovers lunares
Satisfacer
  1. El vehículo lunar itinerante Apolo
  2. Conduce por la luna con el Apollo LRV
  3. Parada LRV en la luna
  4. El camión lunar
  5. El pequeño vehículo espacial presurizado
  6. El futuro de los rovers lunares

El vehículo lunar itinerante Apolo

En diciembre de 1972, los astronautas del Apolo Eugene Cernan y Harrison Schmitt pasaron alrededor de 75 horas explorando el valle 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 lunar itinerante.

Foto cortesía de NASA.

Es el comienzo de la década de 1970 y un astronauta del Apolo está en la luna con algunos colegas. Vestido con el voluminoso traje espacial obligatorio, debe explorar un cráter a varios kilómetros de distancia y luego dirigirse al vehículo espacial. Se eleva 35 centímetros en el asiento tipo silla de jardín en el compartimento central de la estructura de aluminio. El rover mide aproximadamente 3 metros de largo, 6 pies de ancho (casi 2 metros) y casi 4 pies (1 metro) de alto. Tiene el tamaño de un escarabajo moderno.

Su compañero se une a él en el otro asiento mientras el primer astronauta observa el LRV. El equipo de comunicación (antena de alta ganancia para imágenes y datos, antena de baja ganancia para cámara de voz y TV), fuente de alimentación (dos baterías de 36 voltios) y equipo de navegación se encuentran en el compartimento frontal. En el compartimento central se encuentran los dos asientos, la unidad de visualización y el control manual para conducir el LRV. El compartimiento de almacenamiento detrás de ellos contiene equipo científico y de muestreo de rocas (instrumentos, bolsas). Abajo, las cuatro ruedas del rover están compuestas cada una de dos estructuras de aluminio (una interna y otra externa), mientras que los propios neumáticos están hechos de malla de alambre plano galvanizado con una banda de rodadura de titanio.

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El conductor designado mira la consola de visualización en el centro del compartimiento de la tripulación del LRV como guía. La pantalla de navegación está en la parte superior con una pantalla de computadora, brújula solar, pantalla de velocidad (0-12 mph, 0-20km / h), botones de reinicio y un indicador de ángulo que sigue la pendiente en la que se encuentra el rover. En la parte inferior están los interruptores de energía que distribuyen la energía a las dos baterías, los monitores de energía de la batería y los interruptores que controlan la dirección eléctrica y los motores de accionamiento.

Antes de que el astronauta pueda comenzar a conducir, debe completar la lista de verificación para comenzar, el primer paso es observar el sol con la brújula solar. Después de transmitir esta lectura al personal de control de la misión, envían los datos para programar la computadora de navegación. Esta lectura proporciona a la computadora de navegación LRV un punto de referencia cerca del módulo lunar, la nave de aterrizaje Apolo que sirve como base cuando está en la luna. Durante la operación, la computadora rastrea el rover del módulo lunar usando un giroscopio y mide la distancia (rango) a través del número de revoluciones de la rueda. Una brújula en la pantalla indica el norte lunar.

Una vez que la lista de verificación esté completa, es hora de irse.

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Conduce por la luna con el Apollo LRV

Comandante del Apolo 17, Gene Cernan, a cargo del LRV

Comandante del Apolo 17, Gene Cernan, a cargo del LRV

Foto cortesía de NASA.

El Apollo LRV no vino con volante en sí. Sin embargo, tenía un control manual ubicado justo detrás de la consola de visualización en un reposabrazos, que coordinaba la dirección, los motores de accionamiento y los frenos. El controlador estaba ubicado en el centro del compartimiento de la tripulación para que ambos astronautas pudieran conducir, aunque el comandante generalmente hace los honores. También viene con un mango en T para facilitar su uso con guantes voluminosos.

Cada rueda del LRV podría ser accionada de forma independiente por un motor eléctrico y accionada independientemente de las otras ruedas, de modo que el LRV podría girar incluso en caso de una falla en la articulación de la dirección. Asimismo, 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).

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El mango en T puede girar hacia la izquierda, derecha, adelante o atrás y moverse hacia adelante o hacia atrás. También venía con un botón que podía bloquear el controlador para uso hacia adelante, así como un anillo para soltar el freno de mano. Los movimientos del control manual dirigieron el LRV de esta manera:

  • Girar hacia adelante = acelerar hacia adelante
  • Girar hacia atrás = acelerar hacia atrás
  • Gire a la izquierda = gire a la izquierda
  • Gire a la derecha = gire a la derecha
  • Deslice la palanca hacia atrás = aplique el freno y desactive el acelerador
  • Deslice el controlador completamente hacia adentro = ponga el freno de estacionamiento

Volvamos a nuestros dos astronautas viajeros para explorar el cráter. La suspensión LRV minimiza los golpes en terreno accidentado, pero aún está asegurada con pinzas para los dedos, manijas y cinturones de seguridad. Aunque el LRV está diseñado para subir una pendiente pronunciada de hasta 25 grados o viajar hasta 67 kilómetros, no viajará más de 10 kilómetros desde el módulo lunar. Si el rover se averiaba, siempre podían volver al módulo antes de que se agotaran sus sistemas de soporte vital.

Y ocurrieron problemas imprevistos, mecánicos y otros. Por ejemplo, durante la misión Apolo 17, el comandante Gene Cernan rompió un pedazo del ala del rover cuando un martillo en el bolsillo de su traje espacial lo golpeó al pasar. El parachoques bloqueó el polvo de la luna levantado por las ruedas de malla de la nave espacial. Si los astronautas no hubieran reparado el ala, las ruedas habrían cubierto a los astronautas y al equipo con polvo lunar, un peligro para las personas y el equipo. Crearon un nuevo guardabarros con tarjeta plástica y cinta adhesiva, lo que les permitió seguir usando el vehículo. Muy brillante.

¿Qué sucede después de que el VLT llega a su destino?

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Parada LRV en la luna

Una vez en el destino, los astronautas se detienen y aplican el freno de mano. Después de irse, realinean las antenas de alta y baja ganancia en la Tierra para que puedan comunicarse con el control de la misión. Mission Control opera la cámara de televisión del LRV de forma remota mientras los astronautas distribuyen el equipo y recolectan muestras de rocas y suelo, que colocan en la parte trasera del LRV.

Pero, ¿cuántos pueden llevarlos en forma de muestras de rocas? Aunque el propio LRV pesa 209 kg (460 libras) en la Tierra, puede soportar 1.080 libras (490 kg) completamente cargado. Esto incluye dos astronautas en trajes y mochilas (800 libras o 363 kg), equipo de comunicación (100 libras o 45 kg), equipo científico (120 libras o 54 kg) y rocas lunares (60 libras o 27 kg). [source: NASA]. No es realmente una gran tolerancia al peso de la muestra si las muestras más grandes llaman la atención de un astronauta.

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Una vez que se han establecido sus objetivos en la ubicación, los astronautas se trasladan a otra ubicación y repiten el trabajo. Visitan varios lugares en un solo recorrido antes de regresar al módulo lunar para descargar muestras, descansar y prepararse para la caminata lunar del día siguiente.

Este extraordinario vehículo ha ampliado nuestra gama de exploraciones lunares. La unidad LRV más larga se registró a 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 probado el Apollo LRV, echemos un vistazo a los conceptos mucho más recientes del rover lunar.

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El camión lunar

El ingeniero de trajes espaciales Dustin Gohmert conduce el nuevo prototipo de camión lunar de la NASA a través del patio lunar del Centro Espacial Johnson.  El camión fue construido para facilitar cosas como el todoterreno.

El ingeniero de trajes espaciales Dustin Gohmert conduce el nuevo prototipo de camión lunar de la NASA a través del patio lunar del Centro Espacial Johnson. El camión fue construido para facilitar cosas como el todoterreno.

Foto cortesía de NASA.

Si bien el Apollo LRV se usó principalmente para expandir las capacidades de exploración de los astronautas durante una corta estadía en la Luna, la NASA planea construir una base lunar para misiones extendidas, meses o años en comparación con los días de Apolo. Las misiones más largas requieren vehículos que puedan levantar objetos pesados, como la construcción, la excavación y el transporte de carga. Con ese fin, la NASA diseñó un prototipo de camión lunar.

El Lunar Truck es una plataforma móvil diseñada para viajar a la luna. Al igual que sus antepasados ​​Apolo, no está bajo presión, por lo que los astronautas tendrán que usar trajes espaciales durante la operación. El camión está diseñado para mover carga y la NASA está explorando la posibilidad de agregar otros equipos, como una retroexcavadora o una grúa. El camión está diseñado para transportar hasta cuatro astronautas.

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El conductor del astronauta está en su asiento. Puede mirar en cualquier dirección para mover el camión. El camión tiene seis ruedas y cada rueda tiene dos neumáticos. Las ruedas se pueden conducir de forma independiente en una rotación de 360 ​​grados. Esta configuración le da al camión una enorme maniobrabilidad. Puede ir en cualquier dirección: hacia adelante, hacia atrás, hacia los lados o cualquier combinación de los dos.

Dos motores eléctricos impulsan el camión con una transmisión de dos velocidades. El camión puede descender al nivel del suelo y elevarse con una fuerza de elevación de 4.000 libras (17.800 newtons). Puede alcanzar una velocidad máxima de 15 mph o 25 km / h cuando está descargado.

El prototipo del camión lunar se desarrolló en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston y se probó en el área central de simulación lunar en Moses Lake, Washington, donde las dunas de arena pueden simular el entorno lunar.

Echemos un vistazo al nuevo concepto de rover presurizado.

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El pequeño vehículo espacial presurizado

¿Crees que puedes pasar hasta tres días viviendo y trabajando en casa?

¿Crees que puedes pasar hasta tres días viviendo y trabajando en casa?

Foto cortesía de NASA.

El Apollo LRV y el camión espacial fueron y serán operados por astronautas con trajes espaciales. Esto significa que la exploración lunar está limitada por la duración de los trajes. Otra desventaja de los rovers no presurizados es que no protegen a los astronautas de las erupciones solares, que pueden exponerlos a dosis letales de radiación. Pero un rover con un entorno presurizado permitiría a los astronautas explorar más la luna y proporcionar refugio de emergencia contra eventos solares inesperados.

Esta es la idea detrás del pequeño vehículo espacial 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 pueden equipar el módulo con una estación científica de campo. De hecho, el SPR puede ir a casi cualquier lugar donde vaya el camión lunar.

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El módulo de hábitat del rover permitiría a dos astronautas, cuatro en caso de emergencia, vivir y trabajar cómodamente en un “entorno en mangas de camisa” hasta por tres días. Un entorno en mangas de camisa simplemente significa un entorno donde los astronautas no necesitan usar sus trajes espaciales. Otro entorno similar es la base de la luna.

El módulo presurizado tiene un pequeño baño, ducha con vapor para baños de esponja, cortinas de privacidad, armarios para herramientas, áreas de banco y dos asientos para personas plegables en camas. Los astronautas necesitan rehidratar los paquetes de alimentos porque no hay cocina. Todas las funciones ahorran espacio. Durante las pruebas de campo en Arizona, el astronauta Mike Gernhardt informó que también se siente cómodo como transbordador espacial. [source: NASA].

Los astronautas pueden entrar y salir del módulo de un entorno en mangas de camisa a otro utilizando una escotilla de aire. También pueden salir y entrar al rover directamente en sus trajes espaciales mientras usan el traje, sin tener que despresurizar el módulo de hábitat. Esta es una hazaña que envidian los astronautas del Apolo, ya que tuvieron que despresurizar y represurizar todo el módulo lunar al salir y regresar. Y a diferencia de Apolo, los astronautas no deben llevar sus trajes espaciales polvorientos adentro, manteniendo el interior del hábitat más limpio. Durante las pruebas de Suitport, los astronautas pueden usar trajes espaciales en 10 minutos o menos.

En 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 liberarse al espacio. El módulo lunar repele la energía térmica evaporando el agua. El transbordador espacial usa calentadores. El módulo de hábitat SPR repele el calor interno al derretir hielo en una bolsa de hielo alrededor de la maleta, lo que reduce la cantidad de agua que necesita transportar el vehículo espacial.

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El futuro de los rovers lunares

El último rover de la NASA se encuentra en una colina en Black Point Lava Flow, Arizona, el sitio del Desert RATS 2008, o estudios de investigación y tecnología.

El último rover de la NASA se encuentra en una colina en Black Point Lava Flow, Arizona, el sitio del Desert RATS 2008, o estudios de investigación y tecnología.

Foto cortesía de NASA / Regan Geeseman

Antes de que los nuevos conceptos del rover lunar lleguen a la luna, se probarán y volverán a probar en entornos lunares. Estos entornos deben tener un terreno similar al de la luna y, preferiblemente, experimentar temperaturas extremas. La NASA tiene varios lugares donde les gusta experimentar con sus conceptos.

Ambientes desérticos, como las dunas de arena de Moses Lake, Washington y Black Point, Arizona, ofrecen un tipo de terreno inusual, así como un calor extremo, como las temperaturas que se encuentran en el sol de luna llena. 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 ofrece un entorno igualmente adecuado para probar tecnologías de concepto de rover lunar y base lunar.

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En una reciente prueba de SPR de tres días en Black Point, un equipo de astronautas y geólogos tuvo la tarea de aprender tanto como fuera posible sobre los flujos de lava utilizando el SPR. El astronauta Mike Gernhardt informó que los participantes pasaban menos tiempo en trajes espaciales y 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. [source: NASA].

Actualmente, solo China y Estados Unidos están siguiendo activamente un programa lunar tripulado. Los chinos dieron a conocer recientemente un vehículo lunar robótico de propulsión nuclear, pero no hablaron de un vehículo tripulado. Hasta ahora, la NASA tiene más experiencia en colocar a un hombre en la luna y en el diseño y operación de vehículos lunares.

El camión lunar y el SPR son solo dos tecnologías del 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. En última instancia, los lanzadores Orion CEV y Ares podrían reemplazar al actual transbordador espacial. Con todas estas tecnologías en la mano, la NASA espera traer a los humanos de regreso a la Luna para 2020.

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El presidente de Estados Unidos, Barack Obama, y ​​la primera dama Michelle Obama ven cómo el vehículo espacial lunar eléctrico de la NASA levanta la parte trasera del desfile de inauguración.

El presidente de Estados Unidos, Barack Obama, y ​​la primera dama Michelle Obama observan el vehículo espacial lunar eléctrico de la NASA en la parte trasera del desfile inaugural.

Imágenes de Alex Wong / Getty

Digamos que vas a un parque nacional por primera vez. Además, suponga que no hay transporte público en el destino previsto y que los lugares que desea ver están lejos unos de otros. ¿Qué harías? Mucha gente trajo una bicicleta o un automóvil para moverse. Pero, ¿y si este parque estuviera a 405.500 kilómetros en la luna? ¿Cómo te mueves ahora?

Si tuviste mucha suerte de ser uno de los astronautas que caminaron por la luna en las primeras misiones Apolo, usaste tus piernas. Su exploración estaba limitada por la distancia que podía viajar con cientos de libras de trajes espaciales, equipos y muestras de rocas. Sus sistemas de soporte vital, que podrían funcionar durante aproximadamente 4 horas, también le impidieron mudarse. Pero los astronautas del Apolo en misiones posteriores, como 15-17, condujeron un automóvil, un vehículo móvil lunar (LRV) que parecía un buggy.

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Ahora que la NASA planea regresar a la luna para misiones extendidas y establecer una base lunar, se necesitan lunares lunares más sofisticados con mayor alcance y posiblemente incluso vida útil. (En este artículo, nos centraremos en robots tripulados, en lugar de robots que ahora navegan alrededor de Marte o que algún día puedan explorar la luna). Para satisfacer estas necesidades, la NASA ha desarrollado prototipos de dos nuevos vehículos exploradores. Uno es un camión no presurizado o un tanque lunar. El otro también se llama Lunar Electric Rover (LER) o Small Pressurized Rover (SPR). Mientras que el LRV original parecía un buggy, el SPR se parecía más a una camioneta alargada capaz de cruzar la luna. Recientemente, SPR cruzó Pennsylvania Avenue como participante en el desfile de inauguración del presidente Obama.

Sentémonos al volante de algunos de estos rovers, comenzando con los más antiguos de la era Apolo y pasando a los futuros vehículos que los astronautas pueden llevar consigo cuando hagan otra visita a la luna en 2020.

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