mercoledì 11 maggio 2016

Pillole di Apollo: Il Lunar Rover

Le ultime tre missioni Apollo (15,16 e 17) erano dotate di un Lunar Rover Vehicle (LRV), progettato per trasportare due astronauti fino a diversi chilometri dal lander. 

Un fatto è certo: Ad oggi è la vettura elettrica più costosa della Storia: Circa 400.000 euro per chilometro percorso! 

Furono costruiti n. 4 LRV, di cui 3 effettivamente utilizzati mentre le parti del quarto, dopo la cancellazione di Apollo 18, vennero utilizzate come pezzi di ricambio. 
Per verificare le performance del LRV vennero realizzati 8 veicoli di prova, non destinati ad alcuna missione reale:
  • Un modellino a dimensioni reali per verificare che tutto fosse ben dimensionato per l’uso da parte degli astronauti
  • Una unità per la verifica della mobilità, allo scopo di sviluppare e verificare i motori, le ruote, le sospensioni e il sistema di controllo della direzione (il ‘volante’)
  • Una unità per la verifica degli stress strutturali a cui sarebbe stato sottoposto il LM a causa al peso dell’LRV
  • 2 unità per la verifica del meccanismo di rilascio dell’LRV dal LM in condizioni di gravità lunare (pesavano un sesto del LRV reale)
  • Una unità perfettamente funzionante per l’addestramento degli astronauti sulla Terra (vedi foto)
  • Una unità per i test sulle vibrazioni, per assicurare la capacità del LRV di sopportare le sollecitazioni dovute al lancio, al volo nello spazio e all’attività sulla superficie lunare
  • Una unità per le prove nelle Environmental Room (la camere utilizzate per ottenere condizioni simili a quelle dello spazio). Molti dei componenti dell’LRV vennero certificati per una durata 4 volte superiore alla durata di una missione e per sollecitazioni superiori a quelle attese.
Un documento di Saverio Morea fornisce i dettagli dell'LRV e il suo sviluppo. 





David Scott - Apollo 15 (NASA)

Spesso incontro gli astronauti del Programma Apollo, queste alcune battute sull'LRV:

Charlie Duke, Pilota del LM di Apollo 17: Alla presentazione dell'LRV ricostruito per la Mostra "Back to the Moon" (Rovereto 2009):"Grazie per avermi fatto provare l'emozione di pilotare il Lunar Rover, John Young sulla Luna non mi ha fatto mai guidare!". (Rovereto, 2009)



Charlie Duke - Apollo 16  Credit:Moonpans


Gene Cernan, Comandante di Apollo 17 e pilota dell'LRV, dopo aver guidato una replica costruita dall'Omega, mi ha detto: "Vuoi guidare un'auto sulla Luna? Ti presto le chiavi, ma ricorda di portare con te delle batterie nuove!". (Milano, 2014)



Eugene Cernan - Apollo 17 (NASA
L'autore alla guida del Lunar Rover replica dell'Omega




Il Lunar Rover Vehicle  è un veicolo a 4 ruote, alimentato a batteria, utilizzato durante le ultime 3 missioni lunari del Programma Apollo nel 1971 / 72. È noto anche con il nomignolo di ‘Moon Buggy’ (un’espressione che ricorda i ‘Dune Buggy’, quelle strane macchinine possibilmente rosse con la capottina gialla …). L’LRV venne utilizzato per la prima volta il 31 Luglio 1971 durante la missione Apollo 15 e ha contribuito ad ampliare enormemente l’area a disposizione degli astronauti per l’esplorazione. 
Nelle missioni precedenti gli astronauti erano infatti limitati a percorrere brevi tratti a piedi, carichi del peso del PLSS e dei campioni via via raccolti (con l’eccezione di Apollo 14 che utilizzò il MET).
Il 7 Aprile 1969 von Braun annunciò ufficialmente la creazione del Lunar Roving Task Team all’MSFC: “IL 23 Maggio 1969, una parte delle responsabilità del Manned Lunar Rover Vehicle Program è stato assegnato dalla NASA all’MSFC come un programma di sviluppo”. Saverio F. Morea fu nominato responsabile del progetto per l’MFSC. Venne selezionata la Boeing come fornitore per il contratto dell’LRV; i lavori iniziarono nel 1970 con l’obiettivo di essere pronti per una missione l’anno successivo. La Boeing utilizzò le sue fabbriche a Huntsville e a Kent, Washington. La Delco Electronics Division della General Motor venne scelta come principale sub-appaltatore. Molte sono le testimonianze che gli ingegneri dell’MFSC e della Boeing affrontarono il progetto con evidente entusiasmo: ideare un veicolo lunare esercitava su di essi lo stesso fascino che poteva provare un bambino. I progettisti dietro al concetto iniziale e alla forma dell’LRV furono Mieczyslaw G. Bekker ed Eduardo San Juan. Il design finale, le nuove ruote e il sistema di ripiegamento del veicolo furono invenzioni dell’Ing. Ferenc Pavlics.
Ing. Ferenc Pavlics.

Training (NASA)I tempi furono strettissimi: in precedenza il più breve tempo richiesto per la realizzazione di un elemento necessario ad una missione era stato di 3-4 anni. Ciononostante la Boeing riuscì a effettuare la consegna il 10 Marzo 1971, con due settimane di anticipo sul previsto.
Il risultato degli sforzi della Boeing fu un Lunar Rover Vehicle del peso di 210 Kg in grado di trasportare un peso di 490 Kg sulla superficie lunare. La lunghezza era di 3 m., il passo di 2.3 m. L’altezza di 1.1 m. La struttura portante era realizzata saldando tubi in lega di alluminio ed dei pannelli in alluminio come pavimento. Era costituito da tre parti dotate di giunti che permettevano di ripiegare il veicolo e di agganciarlo nel Quadrante 1 del Modulo di Discesa del LM. Per gli astronauti erano montati due sedili ripiegabili realizzati sempre con tubi di alluminio e con la seduta in nylon.

Inserimento del LRV all'interno del LM (Grumman)
Le ruote erano formate da pneumatici che, anzichè essere in gomma con camera d’aria, avevano all’interno un anello elastico con una fitta rete di filo d’acciaio ed un battistrada in tasselli di titanio. Ciascuna delle ruote era dotata di un proprio motore elettrico per la spinta e un motore per controllare la sterzata. Ciascuna coppia di ruote (anteriori e posteriori) poteva sterzare in direzioni opposte all’altra, consentendo un raggio di sterzata pari a 3 m. Inoltre potevano essere disaccoppiate in modo da utilizzare un solo gruppo.

L’energia era fornita da due batterie argento-zinco da 36 volt non ricaricabili capaci di fornire 121 A/h (capacità traducibile in 92 Km di autonomia). Un comando a T, posto tra i sue sedili, consentiva di guidare il veicolo agendo sui motori e sui freni. Era presente un sistema di navigazione che si basava sulla registrazione continua di direzione e distanza tramite l’uso di un giroscopio direzionale e di un odometro; i dati erano passati al computer che teneva traccia del percorso seguito a partire dal LM (seguendo il percorso al contrario gli astronauti erano in grado di ritornare al Modulo Lunare). Per aiutare a identificare la posizione era presente anche un dispositivo in grado di fornire la direzione utilizzando il Sole (una sorta di meridiana) sfruttando il fatto che il Sole si muove lentamente nel cielo di una giornata lunare.



Inserimento del LRV 1 all'interno del LM (NASA)
DATI:

Costruttore: Boeing.  
Costo finale di $ 38.000.000 dell'epoca.
Tempo di utilizzo : 10 h 54m.
Chilometri Percorsi: 90,20 km.
Media oraria: 8,55 Km/h.
Velocità Massima raggiunta: 16 Km/h. (Apollo 16)

Astronauti che hanno viaggiato sull'RLV:


LRV-1 Apollo 15 Cdr David Scott; Lmp Jim Irwin 

LRV-2 Apollo 16 Cdr John Young; Lmp Charles Duke 
LRV-3 Apollo 17 Cdr Eugene Cernan;Lmp Harrison Schmitt 


Utilizzo dei Lunar Rover
MissionDistanza PersorsaTempo di UtilizzoPercorso più lungoDistanza massima dal LM
(LRV-001)27.76 Km3h 02m12.47 Km5 Km
(LRV-002)26.55 Km3h 26m11.59 Km4.5 Km
(LRV-003)35.89 Km4h 26m20.12 Km7.6 Km



Le Comunicazioni
Il sistema di comunicazione comprendeva una telecamera controllabile remotamente da una consolle nel MOCR, i dispositivi per le trasmissioni radio (voce) e i canali per la telemetria. Il fornitore dell’apparecchiatura fu la RCA. Per la trasmissione venivano utilizzate una antenna a basso guadagno e una grossa antenna a parabola (realizzata con una strutture a rete) posta al centro della parte frontale del Rover (High Gain Antenna), tanto da costituirne un elemento subito riconoscibile. Tramite questi sistemi era possibile da Terra assistere meglio gli astronauti, tenere sotto controllo il LRV e permettere una migliore interazione con i geologi (che potevano vedere quello che vedevano gli astronauti e dare suggerimenti sensati).
Ed Fendel era l’operatore della telecamera del Rover, fu lui che eseguì la manovra per riprendere la risalita di Cernan e Schmitt, durante l'ultima missione umana sulla Luna.
Il Controllo Termico
La temperatura di batterie ed elettronica dell’LRV veniva controllata con un sistema di controllo termico passivo. La progettazione del sistema fu influenzato principalmente dai vincoli strettissimi di peso e dalla presenza della polvere lunare. Durante l’utilizzo del mezzo, con tutta la polvere che veniva sollevata dalle ruote, le batterie venivano coperte con delle protezioni. Il calore generato dall’elettronica veniva accumulato nel contenitore dei dispositivi stessi e in 2 Thermal Control Units (TCU): due blocchi di cera del peso di circa 1 Kg! Strisce di materiale conduttrici di calore trasferivano il calore dei dispositivi alla TCU; qui il calore scioglieva la cera. Al termine della EVA, le coperture venivano alzate: la parte interna di queste coperture era dotato di radiatori in modo che il calore accumulato potesse essere dissipato nello spazio. Il dispositivo di apertura (realizzato utilizzando due diversi metalli) scattava da solo, richiudendo le coperture quando la temperatura di dispositivi elettronici e TCU scendeva a 7° C: temperature basse erano da evitare almeno quanto quelle elevate.
La Navigazione
La navigazione si basava su una costante registrazione della direzione e distanza percorsa tramite un giroscopio direzionale ed un odometro e l’elaborazione di queste informazione da parte di un computer. Veniva in pratica tenuta traccia della strada percorsa rispetto al LM. L’unitá giroscopica era in grado di fornire un riferimento stabile per la determinazione di direzione, percorrenza e orientamento. Un indicatore di inclinazione e un rilevatore di direzione che utilizzava il Solepotevano essere utilizzati all’occorrenza per convalidare o per supplire a problemi con le informazione registrate dal giroscopio. Ognuna delle ruote era dotato di un odometro: l’unità di elaborazione dei segnali passava al computer la lettura della terza ruota più velocein questo modo tentava di ridurre l’errore che poteva essere indotto ad esempio da una ruota che stava girando a vuoto.

Il sistema di rilascio
Il sistema di rilascio dell’LRV fu una delle parti più complicate da sviluppare. Come già detto il rover veniva ripiegato e agganciato al Quadrante 1 del LM. Per riportarlo alla piena operatività occorreva operare su una serie di pulegge e rocchetti tramite tiranti e nastri di tessuto. Il rover mostrava il fondo del telaio quando era riposto nel Quadrante. Un astronauta risaliva la scaletta del LM e sganciava la parte alta del rover, che veniva lentamente tirato verso la superficie dal secondo astronauta usando i tiranti e i nastri. Raggiunta una certa angolazione la prima parte del telaio scattava (e si bloccava) in posizione aperta e anche le ruote assumevano la loro corretta posizione. Proseguendo nell’operazione, quando queste ruote toccavano il suolo, l’altra estremità del telaio munita di ruote scattava a sua volta nella sua posizione finale. A quel punto agli astronauti non restava che portare a contatto col terreno l’intero rover e liberarlo dai tiranti, dalle corde e dal resto dei meccanismi che ancora lo legavano all’LM. Seguiva poi la fase di allestimento dell’LRV: venivano spiegati i sedili, veniva installata a bordo l’attrezzatura e il CDR  faceva un giro di prova.

La Crew Station
L’area dedicata agli astronauti comprendeva la console con il pannello di controllo, la leva a T per pilotare il Rover, i sedili (dotati di cinture) e gli appigli per piedi e mani. L’MFSC e i fornitori condussero una serie di prove per imparare come gli astronauti nelle loro tute pressurizzate interagivano col veicolo, sia a gravità normale che a gravità lunare simulata. Vennero verificate anche le capacità di utilizzare i vari comandi indossando i guanti delle tute spaziali. Uno di frutti di questi test fu che per guidare il veicolo venne scelto un controllo a T: tramite questo controllo era possibile muovere il veicolo avanti (spingendo avanti la leva, l’ampiezza del movimento determinava la velocità), frenare (tirando indietro la leva) e girare (muovendola a destra o a sinistra). Agendo su un interruttore prima di tirare indietro la leva, questa “ingranava” la retromarcia. Tirando completamente indietro la leva, fino ad una posizione di blocco, si innestava il freno di stazionamento.
    Il pannello di controllo era sostanzialmente diviso in due parti:

  • La parte superiore forniva indicazione sulla velocità, la distanza percorsa, la direzione e l’inclinazione del veicolo (in sostanza tutte le informazioni inerenti alla navigazione)
  • La parte inferiore permetteva di controllare lo stato delle batterie e dei vari motori delle ruote. Era possibile tramite i controlli su questa sezione, modificare la distribuzione del carico sulle batterie, determinare quali ruote usare per la trazione e per la guida (sterzo). Inoltre forniva informazioni sulla carica delle batterie e la loro temperatura.

    Dove sono adesso?

    LRV001 Hadley (Luna)
    LRV002 Descartes (Luna)
    LRV003 Taurus Littrow (Luna)



I diversi Rover che sono stati costruiti per l’addestramento e i test (vedi post precedente) sono esposti in diversi musei e centri spaziali negli USA. In particolare alcuni di essi si trovano presso il Museum of Flight a Seattle, Washington, il National Air and Space Museum a Washington D.C., al Marshall Space Flight Center ad Huntsville, Alabama, al Johnson Space Center a Houston, Texas e al Kennedy Space Center Visitors Complex in Cape Canaveral, Florida (quest’ultimo è uno dei veicoli da addestramento  con ruote convenzionali e si trova nel Saturn V / Apollo Center.


Per approfondire: Operation Handbook 



Credit: Digitalmedia


martedì 3 maggio 2016

Ti porto la Luna a Volandia




Avete mai visto da vicino un frammento di Luna? Non preoccupatevi, sabato 28 e domenica 29 maggio potrete vederlo restando comodamente con i piedi per terra: a Volandia, Parco e Museo del Volo a un passo da Malpensa fa tappa il tour “Ti porto la luna” che ha fatto conoscere al grande pubblico italiano, un vero campione di Luna.
Si tratta di un frammento di roccia lunare del peso di ben 146 grammi, uno dei più grandi fra quelli mai offerti dalla NASA per essere esposto; ha più di 3,9 miliardi di anni ed è il più antico del 99,99% di tutte le rocce terrestri reperibili in superficie. È stato scelto e raccolto sulla Luna nel febbraio del 1971, a 300 metri dal luogo di allunaggio, durante la terza missione lunare, Apollo 14.
Se questo straordinario esemplare può essere esposto nel padiglione Spazio di Volandia è grazie all’impegno di Luigi Pizzimenti, curatore del Padiglione Spazio di Volandia, accreditato presso il Lunar Sample Laboratory Facility della NASA. È stato lui stesso a recarsi a Houston per ritirare la roccia lunare il cui valore è davvero inestimabile: se dividiamo il costo delle missioni Apollo (circa 170 miliardi di dollari di oggi) per i 382 chilogrammi di campioni lunari riportati sulla Terra, risulta che il campione ha teoricamente un valore di circa 70 milioni di dollari.
Un’occasione davvero unica quella in programma questo weekend a Volandia e resa possibile grazie anche ad American Airlines, la più grande compagnia aerea del mondo che opera 6700 voli al giorno a livello globale che, sponsor unico dell’iniziativa, ha messo a disposizione i biglietti per il viaggio da Malpensa a Houston.





PROGRAMMA:

Sabato 28 maggio e domenica 29 presso il Padiglione Spazio sarà esposta la roccia lunare delle missioni Apollo. Domenica 28 maggio alle ore 16.30 si terrà la conferenza "Ti porto la Luna" di Luigi Pizzimenti, Curatore del Padiglione Spazio.

Per partecipare alla conferenza è consigliata la prenotazione scrivendo a: Volandia