1971. James Irwin oddaje honory fladze amerykańskiej. Obok lądownik księżycowy LM oraz pojazd LRV. Źródło: Wikipedia Commons
O pojazdach księżycowych rozmyślano, zanim nastała era kosmiczna, ale były to wizje ciężkich, hermetycznych wehikułów o masie 3 – 4 ton, których przewiezienie na Księżyc wiązałoby się ze sporymi problemami. Długo przed lądowaniem na Księżycu planiści programu Apollo doszli do wniosku, że astronautom bardzo by się przydał pojazd, którym mogliby się przemieszczać dalej od punktu lądowania, a także przewozić aparaturę oraz zebrane próbki.
Lądowanie Apollo 11 na Księżycu potwierdziło tę opinię. Lekki, ładowny, prosty do sterowania samojazd, łatwy do wsiadania i wysiadania, bardzo ułatwiłby operacje na powierzchni. Konkurs na łazik nazwany LRV (Lunar Roving Vehicle) NASA rozpisała już w 1961 r. Po dekadzie, 14 marca 1971 r., 17 miesięcy od podpisania kontraktu, NASA otrzymała cztery sztuki LRV. Trzy z nich przeszły egzamin na Księżycu i dziś stoją porzucone pośród pylistych księżycowych równin, czwarty wskutek zamknięcia programu lotów księżycowych pozostał na Ziemi. Rok 1970 był okresem ich produkcji.
Ojcem konstrukcji LRV był Polak, inż. Mieczysław Bekker. Urodzony na Lubelszczyźnie, maturę zdał w Koninie, a studia skończył na Wydziale Mechanicznym Politechniki Warszawskiej. W dzieciństwie ulubioną jego książką była powieść „Na Srebrnym Globie” Jerzego Żuławskiego, której bohaterowie wylądowawszy na Księżycu, doświadczają burzliwych stanów emocjonalnych i zmagają się z trudami księżycowej egzystencji. Ważną rolę w tej powieści pełni pojazd, którym bohaterowie przemieszczają się po powierzchni naszego satelity, pokonując przeróżne przeszkody. Można przypuszczać, że wizja tego mądrze zaprojektowanego urządzenia towarzyszyła Bekkerowi przez całe zawodowe życie.
Po egzaminie dyplomowym w roku 1929 Bekker związał swe losy z armią. Pracował nad przystosowaniem produkowanych wtedy w Polsce samochodów Fiat do celów wojskowych, był autorem koncepcji napędu gąsienic polskiego czołgu. Rozwiązań szukał, analizując zagadnienia teoretyczne: jak pojazdy poruszają się w trudnym terenie, gdzie nie ma dróg, jak podłoże współpracuje z kołami lub gąsienicami itp. Aby badać te zależności, stworzył laboratorium, w którym obserwował, jak różne rodzaje podłoża reagują na naciski, wstrząsy i uderzenia. W ten sposób narodziła się terramechanika – nauka o reakcjach między podłożem a elementami jezdnymi pojazdów, które się po nim przemieszczają.
Wojna 1939 r. przerwała te prace, młody inżynier został ewakuowany do Rumunii, a potem do Francji. Po ataku Niemiec na Francję Bekkerowie nie bez problemów trafili do Kanady i tam inżynier znalazł zatrudnienie w departamencie obrony jako specjalista od mobilności pojazdów. Stał się ekspertem od pojazdów terenowych, na tyle wybitnym, że zapragnęli mieć go u siebie Amerykanie. Od 1954 pracuje właśnie dla nich, a w 1958 r. ogłasza „Teorię lokomocji lądowej”, uchodzącą dziś za dzieło klasyczne. Rozwijał w nim swoją teorię terramechaniki i przedstawiał eksperymenty, które go do niej doprowadziły. Druga część tej książki, „Lokomocja po bezdrożach”, ukazała się w roku 1960, prawie w przeddzień ogłoszenia przez NASA konkursu na projekt pojazdu terenowego zdolnego jeździć po Księżycu.
Bekker spodziewał się takiego zamówienia, nawet na nie czekał. Nie trzeba było geniusza, aby przewidzieć, że bez odpowiedniego transportu działania załóg odzianych w nieporęczne skafandry, w warunkach zmniejszonej grawitacji i utrudnionego poruszania się, będą mocno ograniczone. Lecz odzew na konkurs przerósł wszelkie oczekiwania: wystartowało 85 zespołów konstruktorskich, każdy ze swoimi fachowcami i pomysłami.
Tym, co poważnie ograniczało skuteczną odpowiedź na wymagania NASA, była nieznajomość warunków panujących na Księżycu. Wiadomo było na pewno, że tamtejsze przyciąganie stanowi 1/6 ziemskiego, a amplituda temperatur na powierzchni, którą będzie musiał wytrzymać łazik, wynosi 300 stopni. O wiele mniej wiedziano o samej powierzchni: domniemywano, że jest to rodzaj skały, ale jakiej, o jakich właściwościach, jak twardej – to wciąż było nierozpoznane. Wielką zagadkę stanowił pył księżycowy: jak się po nim jeździ, a przede wszystkim ile go jest. Sądzono bowiem, że statek kosmiczny lądując na Księżycu, może zatonąć w owym pyle, a niewielki łazik ugrzązłby w nim zupełnie. Do łap lądownika LM przytroczono nawet czujniki w postaci długich prętów, mające sygnalizować kontakt z twardą powierzchnią.
Bekker starał się zdobyć tę wiedzę, przeprowadzając wcześniej próby mechaniczne w warunkach próżni, organizując konferencje i rozmawiając z prominentnymi astrofizykami. Nie przyniosły one decydujących rozstrzygnięć. Należało projektować wariantowo, ale autorytet naukowy prof. Bekkera, jego teoria terramechaniki i powstałe w oparciu o nią wyliczenia przekonały komisję NASA, że zbudowanie łazika księżycowego warto powierzyć Polakowi.
Konkretnie zamówienie otrzymało konsorcjum General Motors i Boeinga, dla którego profesor pracował.
Przede wszystkim łazik księżycowy ze względu na obecność próżni nie mógł być napędzany benzyną. Pozostawały silniki elektryczne. Musiał być mały i lekki, bo w kosmosie każdy kilogram masy kosztuje energię. Musiał się składać, aby dało się go przetransportować w niewielkiej przestrzeni, a przy tym rozkładanie go powinno być łatwe nawet na Księżycu. Liczyła się odporność łazika na przeróżne obciążenia, zwłaszcza udarowe, zarówno podczas jazdy, jak i transportu. Niska grawitacja księżycowa powodowała problemy ze statecznością: łazik musiał mieć nisko osadzony środek ciężkości, a zarazem możliwość wjazdu na pochyłości księżycowe.
Opracowania na ten temat podkreślają szczególną budowę kół LRV. Nie mogły to być gumowe opony na metalowych obręczach, jak w przypadku ziemskich samochodów, bo żadna guma nie wytrzyma skoków temperatur panujących na Księżycu. Bekker wpadł na pomysł siatkowych opon z drutu na struny fortepianowe, wewnątrz pustych, w których księżycowy pył mógłby się swobodnie przesypywać. Później bieżniki tych opon zostały wzmocnione tytanowymi płytkami ułożonymi w jodełkę. Spełniały swoje zadanie znakomicie. Średnica takiej opony wynosiła 81,8 cm, a szerokość bieżnika 23 cm. Wewnętrzne pierścienie chroniły łożyska i silniki, bo każde koło o wadze 5,4 kg (na Ziemi) miało własny napęd. Pokazywano te koła i cały łazik na wystawie astronautycznej w Warszawie kilka lat temu; miało się wrażenie obcowania z kruchą zabawką dla większych dzieci. A jednak łazik o wadze 210 kg (wciąż na Ziemi) mógł bez problemu zabrać 490 kg ładunku i rozwinąć z nim prędkość 13 km/h (rekord ustanowiony podczas zjazdu po księżycowym zboczu wyniósł 18 km/h). Na Księżyc przewożono go w schowku doczepionym do członu lądującego LM, otwieranym z zewnątrz. Łazik wyskakiwał z niego i jednocześnie otwierał się jak składane łóżko polowe. W parę minut był gotowy do użytku. Pierwszą załogą wyposażoną w LRV był Apollo 15.
Wprawdzie już załoga Apollo 14 dysponowała pojazdem o nazwie MET (Modularized Equipment Transporter), ale był to tylko trójkołowy wózek do popychania, podobny do tych, które widuje się w szpitalach albo w bibliotekach. Astronauci wieźli na nim dodatkowy system podtrzymywania życia, narzędzia, sprzęt fotograficzny i przenośny magnetometr. Wózek okazał się bardzo pomocny, ale z racji niskiego ciężaru – na Księżycu 11 kg – miał słabą stateczność, na co większych kamieniach wywracał się, nieustannie coś z niego spadało. Stanowczo nie był to pojazd, o jaki chodziło NASA.
Sam LRV w latach siedemdziesiątych XX wieku określano jako cud techniki. Istotnie, niektóre jego parametry mogą budzić podziw. Rozstaw osi mierzył 2,3 m, a długość po rozłożeniu wynosiła 3,1 m. Nie miał karoserii ani przedniej szyby, bo z racji poruszania się w próżni nie napotykał żadnego oporu. Wszystkie koła LRV były skrętne i mogły poruszać się niezależnie, dzięki czemu promień skrętu pojazdu wynosił zaledwie 3,1 m. Gdyby sterowanie kołami na jednej osi zawiodło, można było wyłączyć opcję skręcania i jechać dalej. LRV pozbawiony był także kierownicy i pedałów; zamiast tego miał drążek zamontowany między fotelami (był to pojazd dwuosobowy). Pchnięcie drążka od siebie powodowało ruch do przodu, do siebie – hamowanie. Można było też blokować pojazd na postoju, a także cofać, gdy się wcześniej wcisnęło odpowiedni przycisk. W warunkach grawitacji księżycowej łazik mógł wjeżdżać na zbocza o nachyleniu do 45 stopni.
Każde koło miało własny silnik elektryczny prądu stałego o mocy 0,25 kM; zasilały je dwie baterie srebrowo-cynowe, generujące napięcie 36 V i mające pojemność 121 Ah każda. Energia ta pozwalała LRV pędzić z prędkością 13 km/h, a zasięg 92 km znacznie przekraczał potrzeby misji. Astronauci mieli przykazane, by nie oddalać się od lądownika dalej niż na 5–8 km – chodziło o to, by w razie awarii zdążyć wrócić na piechotę. Pilnował tego komputer; urządzenia nawigacyjne łazika i licznik przebytych kilometrów pokazywały, w którym miejscu astronauci się znajdują. Nadto z przodu LRV miał antenę telewizyjną o zasięgu pół miliona km, dzięki której mógł utrzymywać bezpośredni kontakt z Ziemią. Takie cacko motoryzacyjne musiało swoje kosztować: była to ostatecznie suma 38 mln ówczesnych dolarów (w przeliczeniu na dzisiejsze – ok. 222 mln).
Do pierwszego użycia LRV doszło podczas misji Apollo 15 (lipiec–sierpień 1971). Astronauci pokonali łącznie 27,8 km w czasie trzech godzin. Maksymalny dystans przebyty jednego dnia to 12,5 km, maksymalne oddalenie od lądownika – 5 km. W przypadku Apollo 16 (kwiecień 1972) łazik pokonał 26,7 km w 3,5 godziny, jednego dnia – 11,6 km. Rekordy biła załoga Apollo 17 (grudzień 1972): przejechano prawie 36 km w ciągu 4 i pół godziny, oddalając się od lądownika aż na 7,6 km. Największy dystans przebyty jednego dnia wyniósł aż 20 km. Przed odlotem astronauci ustawili łazik w ten sposób, by jego kamery pokazały start członu księżycowego w drogę powrotną ku Ziemi. Był to ważny i symboliczny moment: pożegnanie z Księżycem przeciągnęło się na więcej niż pół wieku.
Zastosowanie łazików księżycowych w trzech ostatnich wyprawach statków Apollo uczyniło pracę astronautów lżejszą i bardziej wydajną, przede wszystkim w gromadzeniu próbek geologicznych. Zebrano o wiele więcej kamieni księżycowych, a dzięki mobilności załogi były one bardziej różnorodne. Ktoś obliczył, że dzięki LRV zdobyto o 70 proc. informacji więcej, niż by się to udało bez łazików. No i o wiele lepiej to wyglądało: zamiast astronautów podskakujących w miejscu widzowie obejrzeli ich kolegów moszczących się jak paniska we własnym pojeździe.
Rozwiązania wariantowe ekipy Bekkera zawierają kilka innych propozycji łazika – np. wieloczłonowe pojazdy o elastycznych ramach, zaopatrzone w kapsuły pozwalające nawet na trwające dwa tygodnie wyprawy. Jedno jest pewne: gdyby ludzie wkrótce zamierzali ponownie lądować na Srebrnym Globie, przynajmniej w dziedzinie pojazdów księżycowych nie trzeba będzie zaczynać od zera.
Marek Oramus
Źródło: MHP
