Immagina di pianificare un viaggio in un remoto parco nazionale senza trasporti pubblici e con una grande distanza tra le attrazioni. La maggior parte delle persone porterebbe una bicicletta o un'auto. Ora immagina quel parco a 252.000 miglia (405.500 km) di distanza sulla Luna:come ti sposteresti?
I primi astronauti dell’Apollo potevano percorrere solo una distanza limitata, trasportando tute ingombranti, zaini di supporto vitale e attrezzature scientifiche. La loro capacità di esplorare era limitata sia dalla resistenza fisica che dalla finestra di supporto vitale di 4 ore. A partire dall'Apollo 15, gli astronauti guidarono il Lunar Roving Vehicle (LRV), una piattaforma simile a un insetto di duna che ampliò notevolmente la loro portata.
Oggi, la NASA sta progettando rover di prossima generazione per soggiorni lunari prolungati e una futura base lunare. Due prototipi illustrano il salto di capacità:un camion lunare non pressurizzato (a volte chiamato “carro”) e un piccolo rover pressurizzato (SPR). Mentre l’LRV originale somigliava a un dune buggy, l’SPR assomiglia più a un minivan compatto, in grado di attraversare la superficie della Luna con un equipaggio all’interno di un habitat sigillato. La SPR ha preso parte anche alla parata inaugurale del presidente Obama nel 2009 in Pennsylvania Avenue.
All'inizio degli anni '70, un astronauta dell'Apollo entrò nel telaio in alluminio dell'LRV, lungo 3 metri, largo 6 e alto 4. Il sedile centrale del veicolo somigliava a una sedia a sdraio e lo scompartimento dell'equipaggio ospitava due sedili, una console di visualizzazione, un controller manuale e un deposito per l'attrezzatura scientifica.
Il compartimento anteriore conteneva le antenne ad alto e basso guadagno, un sistema di alimentazione a 36 volt tramite due batterie e l'attrezzatura di navigazione. Il pannello di visualizzazione presentava una bussola solare, un tachimetro, un misuratore dell'angolo di inclinazione e controlli per lo sterzo elettrico e i motori di guida. Le quattro ruote dell'LRV, ciascuna con un design a doppio telaio con pneumatici in rete metallica zincata e elementi chevron in titanio, potevano essere sterzate e frenate in modo indipendente, garantendo un raggio di sterzata stretto di 10 piedi e ridondanza contro i guasti.
Prima della partenza, l'autista ha completato una lista di controllo iniziale che iniziava con l'avvistamento del sole sulla bussola. Questa lettura ha fornito al computer di navigazione un punto di riferimento relativo al modulo lunare, la base di partenza dell’equipaggio. Il computer ha quindi tracciato la direzione del rover utilizzando un giroscopio e contatori dei giri delle ruote, visualizzando il nord lunare sullo schermo.
Il sistema di sterzo dell'LRV era incentrato su un controller manuale con un'impugnatura a T che poteva ruotare a sinistra, a destra, in avanti o all'indietro. Il controller era inoltre dotato di un pulsante del freno e di un anello di rilascio del freno di stazionamento. I movimenti della maniglia si traducono in accelerazioni in avanti o indietro e in svolte direzionali, consentendo a entrambi gli astronauti di guidare.
Le sue sospensioni smorzavano il terreno irregolare, mentre gli appigli, le maniglie e le cinture di sicurezza assicuravano l'equipaggio. L'LRV poteva affrontare pendenze fino a 25°, percorrere 40 miglia (67 km) in totale ed era limitato a un raggio di 6 miglia (10 km) dal modulo lunare per salvaguardarsi dall'esaurimento del supporto vitale. Si verificarono incidenti meccanici:sull'Apollo 17, il comandante Gene Cernan strappò accidentalmente un paraurti mentre passava un martello, ma l'equipaggio improvvisò una sostituzione con una mappa laminata e nastro adesivo, consentendo al rover di continuare.
All'arrivo, gli astronauti hanno parcheggiato l'LRV e hanno riallineato le antenne per mantenere la comunicazione con il controllo della missione. Mentre la telecamera del veicolo veniva utilizzata a distanza, l’equipaggio ha utilizzato gli strumenti e raccolto campioni, che hanno conservato nel vano posteriore. L'LRV poteva trasportare un totale di 490 kg (1.080 libbre) a pieno carico, inclusi due astronauti (363 kg/800 libbre), attrezzatura per le comunicazioni (45 kg/100 libbre), attrezzatura scientifica (54 kg/120 libbre) e rocce lunari (27 kg/60 libbre). La capacità di campionamento è rimasta modesta, ma il design del veicolo ha esteso l'esplorazione lunare oltre le capacità di camminare da soli.
Durante l'Apollo 17, il singolo viaggio LRV più lungo raggiunse i 20,1 km (20,5 miglia), coprendo una distanza massima di 7,6 km (4,7 miglia) dal modulo lunare.
Il camion lunare della NASA è una piattaforma mobile destinata alla costruzione, allo scavo e al trasporto in future missioni di lunga durata. Non pressurizzato, richiede agli astronauti di indossare tute durante il funzionamento, ma può ospitare fino a quattro membri dell'equipaggio. Sei ruote, ciascuna con due pneumatici e sterzo indipendente a 360°, garantiscono una manovrabilità eccezionale:in avanti, indietro, lateralmente o qualsiasi combinazione.
Alimentato da due motori elettrici e una trasmissione a due velocità, il camion può sollevare 4.000 libbre (17.800 N) e raggiungere 15 mph (25 km/h) senza carico. I test del prototipo hanno avuto luogo presso l'area di simulazione lunare del Johnson Space Center a Moses Lake, Washington, dove le dune di sabbia emulano la regolite lunare.
A differenza dell'LRV e del camion, l'SPR fornisce un habitat sigillato e pressurizzato che protegge gli astronauti dalle eruzioni solari e riduce la necessità di indossare tute durante il lavoro sul campo. Montata sul telaio del camion lunare, la cabina di pilotaggio dell'SPR offre un ampio campo visivo e l'habitat può fungere da stazione scientifica sul campo.
Il modulo habitat può ospitare due membri dell’equipaggio, quattro in caso di emergenza, fornendo un ambiente “in maniche di camicia” per un massimo di tre giorni. Comprende un piccolo bagno, una doccia nebulizzata, tende per la privacy, armadietti per gli attrezzi, banco da lavoro e sedili ribaltabili che fungono anche da letti. Il cibo viene reidratato sul posto; il design compatto del modulo riflette lo spazio limitato disponibile nelle missioni lunari. L'astronauta Mike Gernhardt ha riferito che l'interno era confortevole quanto quello dello Space Shuttle durante i test sul campo in Arizona.
L'accesso all'habitat avviene tramite un portello di attracco della camera di equilibrio o un portello per tute che consente all'equipaggio di indossare tute senza depressurizzare il modulo. Per indossare la tuta ci vogliono dieci minuti o meno, un miglioramento significativo rispetto all'intera depressurizzazione del modulo lunare richiesta durante l'Apollo. Il calore generato all'interno dell'habitat viene respinto dallo scioglimento del ghiaccio in una chiusa di ghiaccio che circonda il porto della tuta, riducendo il carico utile dell'acqua.
Prima dell’implementazione, i nuovi concetti di rover vengono sottoposti a test rigorosi in ambienti terrestri che imitano il terreno lunare e le temperature estreme. I siti di test includono le dune di sabbia di Moses Lake, Black Point in Arizona, Haughton nell’Artico canadese e l’Antartide. In un recente test SPR di tre giorni a Black Point, astronauti e geologi hanno esplorato i flussi di lava, segnalando un aumento della produttività e una riduzione dei tempi di adattamento. I partecipanti hanno anche imparato come cambiare una gomma a terra mentre indossavano una tuta.
Attualmente, solo la NASA e la Cina perseguono programmi lunari attivi con equipaggio. Sebbene la Cina abbia recentemente presentato un rover robotico a propulsione nucleare, non ha annunciato un veicolo con equipaggio. L'esperienza della NASA nel portare gli astronauti sulla Luna e nel far funzionare i rover le conferisce un netto vantaggio.
Il camion lunare e l’SPR fanno parte della più ampia iniziativa Return to the Moon della NASA, che comprende anche habitat gonfiabili e futuri veicoli di lancio come Orion e Ares. Con queste tecnologie, la NASA mira a riportare gli uomini sulla Luna entro il 2020.
