רכב הנדידה הירחי

היסטוריה

הרעיון לרכב ירחי קדם לתוכנית אפולו. בסדרת מאמרים שנכתבו על ידי ורנר פון בראון ואחרים ושפורסמו במגזין "Collier's Weekly" בשם "Man Will Conquer Space Soon!‎" ("האדם יכבוש את החלל בקרוב!"). פון בראון, שהועבר מגרמניה לארצות הברית במבצע פייפרקליפ ושהיה ראש הסוכנות הצבאית לטילים בליסטיים, תיאר במאמרים אלו שהייה של שישה שבועות על הירח בה נכלל שימוש ברכב או טרקטור ירחי בעל שישה גלגלים במשקל 10 טונות שישמש להעברת אנשים ומטען.

מחקרים מוקדמים אודות ניידות על הירח

בגיליון פברואר 1964 של המגזין "Popular Science", ורנר פון בראון, אז מנכ"ל מרכז טיסות החלל מרשל (MSFC), דן בצורך בכלי רכב ירחי וחשף כי מחקרים בנושא החלו ב־MSFC בשיתוף עם לוקהיד, בנדיקס, בואינג, ג'נרל מוטורס, בראון אנג'נירינג, גראמן ובל אירוספייס.
מתחילת שנות ה־60 החלו מספר מחקרים תחת אחריות MSFC. בתכנונים המקדימים של תוכנית אפולו תוכנן כי בכל משימה ירחית ישוגרו שני טילי סטורן 5. הטיל הראשון ישא את הצוות ואת רכב הנחיתה והטיל השני ישא ציוד ואספקה לשהייה על הירח (מערכת לוגיסטית ירחית). בין הציוד נכלל גם הרכב ירחי. כיוון שתכננו לשגרו על גבי טיל נוסף, הרכב תוכנן ככלי כבד ומשוכלל במיוחד.
חברות גראמן ונורת'רופ החלו ב־1962 לתכנן רכב ירחי בעל תא צוות מדוחס (בו ניתן יהיה לשהות ללא חליפת חלל). בערך באותו זמן סיימה ג'נרל מוטורס מחקר אותו ביצעה עבור המעבדה להנעה סילונית (JPL) של נאס"א, על רכב ירחי קטן ובלתי מאויש עבור תוכנית סרוויור.
בתחילת 1963 נאס"א בחרה ב־MSFC שתבצע מחקרים על המערכת הלוגיסטית הירחית (ALSS). מהמחקר עלה כי יהיה צורך ברכב ירחי במשקל הנע בין 2,950 ל־3,850 ק"ג שיוכל להכיל שני אסטרונאוטים על ציודם כולל אספקה לשהייה של שבועיים על הירח. כלי רכב זה כונה MOLAB (מעבדה ניידת). ביוני 1964 העניקה MSFC חוזה לחברות בואינג ובנדיקס לתכנון MOLAB, יחד עם ג'נרל מוטורס כקבלנית משנה.
אף על פי שהחלה בתכנוני ה־ALSS, בחנה נאס"א מערכת פחות משוכללת - ה־LSSM. ה־LSSM כלל מעבדה קטנה בה יכולים היו האסטרונאוטים לשהות ורכב ירחי קטן בשם LTV שיכול היה לשאת אסטרונאוט יחיד או להיות מופעל מרחוק.
בעקבות לחץ מהקונגרס להפחית בעלויות תוכנית אפולו צומצם מספר משגרי הסטורן 5 שיבנו. בעקבות הצמצום התאפשר רק שיגור יחיד למשימה, כלומר ביטול המערכות המשוכללות שתוכננו להישלח לירח ותכנון רכב ירחי קטן שישוגר יחד עם האסטרונאוטים עצמם. בנובמבר 1964 נעצר תכנון ה־LSSM, אך בואינג ובנדיקס קיבלו חוזים קטנים לתכנון רכב ירחי קטן במסגרת תוכנית ALSS. במקביל בחנו ב־MSFC את האפשרות לשימוש ברכבי ירח רובוטיים שיופעלו מכדור הארץ.

רכב הנדידה הירחי של תוכנית אפולו

במהלך 1965 ו־1967, ועידת הקיץ בנושא חקר הירח והמדע (Summer Conference on Lunar Exploration and Science) הזמינה מדענים מובילים להעריך את תוכניות נאס"א לחקר הירח ולהעלות הצעות והמלצות. אחד מממצאי הוועידה היה כי ה־LSSM חיוני להצלחת התוכנית ועליו לקבל תשומת לב מיוחדת. פון בראון הקים ב־MSFC את צוות המשימה לרכב הירח (Lunar Roving Task team) ובמאי 1969 בחרה נאס"א ב"רכב הנדידה הירחי" (LRV) לשימוש במשימות המאוישות לירח.
ב־11 ביולי 1969, ימים סופרים לאחר נחיתת אפולו 11 על הירח, פרסמה MSFC מכרז על חוזה לפיתוח סופי ובנייה של ה־LRV. בואינג, בנדיקס, גראמן וקרייזלר הגישו הצעות. לאחר שלושה חודשים של משא ומתן הוכרזה בואינג כזכיינית ב־28 באוקטובר 1969. ג'נרל מוטורס נבחרה כזכיינית משנית ותפקידה היה לבנות את הגלגלים, המנועים ומערכותיהם, ובואינג הייתה אחראית על פיתוח ובניית המערכות האלקטרוניות של הרכב ועל הרכבת הרכב בסופו של דבר.
החוזה הראשון לבואינג, כולל דמי תמריץ, היה על סך 19,000,000 $ וכלל הספקת ה־LRV הראשון ב־1 באפריל 1971. עם זאת, בסופו של דבר עלה הסכום ל־38,000,000 $, קרוב לסכום שנאס"א העריכה שיעלה פיתוח ה־LRV בהתחלה. 4 רכבי ירח נבנו, אחד לכל אחת ממשימות אפולו: 15, 16 ו־17, ועוד LRV אחד ששימש לחלפים לאחר ביטול משימת אפולו 18. בנוסף, נבנו דגמים של ה־LRV ששימשו למבחנים מסוגים שונים.
רכבי ה־LRV שימשו להגדלת הניידות על הירח במהלך שלוש המשימות האחרונות של תוכנית אפולו. ה־LRV הופעל לראשונה ב־31 ביולי 1971 במהלך משימת אפולו 15, והשימוש בו העלה פי כמה את טווח החקירה של צוות המשימה. צוותי אפולו קודמים יכולים היו לחקור רק את הסביבה הקרובה לרכב הנחיתה בגלל הסרבול הרב והקושי להלך שנוצר מחליפות החלל ושאר אמצעי קיום החיים הכבדים שנשאו האסטרונאוטים. עם זאת, השימוש ב־LRV הוגבל רק למרחקים מהם הייתה אפשרות לחזור רגלית אל רכב הנחיתה במקרה שתתגלה תקלה ברכב. ה־LRV תוכנן כך שמהירותו המרבית תהיה 13 קמ"ש על פני הירח, אך יוג'ין סרנן (אפולו 17) הגיע למהירות המרבית של 18.9 קמ"ש.
ה־LRV פותח ב־17 חודשים בלבד, ובכל זאת מילא את כל מטרותיו ללא בעיות חמורות. כנף הגלגל האחורי ב־LRV של משימת אפולו 16 אבד במהלך הפעילות החוץ רכבית השנייה (EVA-2) בתחנה 8 כאשר ג'ון יאנג נתקל בה. בעקבות איבוד הכנף האסטרונאוטים, על ציודם, כוסו באבק ירחי שהועף עליהם מהגלגל. אף ניסיון תיקון לא בוצע. כנף הגלגל האחורי ב־LRV של משימת אפולו 17 נשברה כאשר יוג'ין סרנן פגע בה בטעות עם פטיש. יוג'ין סרנן והאריסון שמיט הדביקו את הכנף חזרה במקומה, אך בגלל האבק הרב הדבק לא החזיק והכנף אבדה אחרי כשעה של נסיעה, והאסטרונאוטים כוסו באבק. לפעילות החוץ רכבית הבאה הם הכינו "כנף" חלופית ממפות של אתר הנחיתה, סרט דביק ומלחציים (שהיו שייכים לנורה המתכווננת בתוך רכב הנחיתה). לפני ההמראה נלקחו המלחציים והוחזרו למקומם המקורי והמפות הוחזרו לכדור הארץ והן מוצגות במוזיאון האוויר והחלל הלאומי. שחיקת האבק עדיין יכולה להיראות על ה"חלפים" ששימשו לבניית הכנף החלופית.
מצלמת הטלוויזיה הצבעונית שמוקמה בקדמת ה־LRV יכולה הייתה לפעול על ידי שליטה מרחוק ממרכז הבקרה שבכדור הארץ, דבר שאיפשר קבלת מגוון רחב יותר של צילומים מאשר במשימות הקודמות. בסיום הפעילות הירחית האחרונה הסיע מפקד המשימה את ה־LRV למרחק בטוח מרכב הנחיתה כדי שהמצלמה תוכל לצלם את ההמראה מן הירח.

מאפייני ה־LRV

ה־LRV היה רכב חשמלי מונע מצבר שתוכנן כך שיפעל בכח המשיכה החלש של הירח ובריק הקיים על פניו, ושיוכל לפעול על פני השטח הירחיים ובכך יאפשר לאסטרונאוטים להרחיב את היקף פעילותם הירחית. שלושה רכבי ירח שימשו בתוכנית אפולו. רכב אחד בכל אחת ממשימות אפולו 15, אפולו 16 ואפולו 17. מפקדי המשימה היו נהגי הרובר והם ישבו במושב השמאלי של הרכב.

משקל ומטען

ה־LRV שקל 210 ק"ג בכדור הארץ - כלומר, 35 ק"ג על פני הירח, ותוכנן כך שיוכל לשאת עוד 490 ק"ג על פני הירח. אורך הרכב היה 3 מטרים ורוחבו מגלגל לגלגל היה 2.3 מטרים. גובה הרכב היה 1.1 מטרים בנקודה הגבוהה ביותר. שלדת הרכב הייתה מורכבת משלושה חלקים שנבנו מצינורות סגסוגת אלומיניום 2219 שרותכו יחדיו. שלושת חלקי הרכב היו יכולים להתקפל, וכך היה הרכב מאוחסן בתא המטען של רכב הנחיתה הירחי. לרכב היו שני מושבים מתקפלים מאלומיניום ורצועות ניילון שהוצבו זה לצד זה. משענות ידיים הוצבו בין שני המושבים ולכל מושב היו הדומי רגליים מתכווננים וחגורת סקוץ'. צלחת לוויין גדולה הורכבה על מוט במרכז חזית הרכב. ל־LRV היו מערכות קפיצים כדי לרכך את הנסיעה. כשהיה ה־LRV טעון במלואו הוא יכול היה לעבור מעל מכשולים בגובה 35 ס"מ מהקרקע.

גלגלים והנעה

גלגלי ה־LRV יוצרו על ידי מעבדת המחקר ההגנתי של ג'נרל מוטורס. חישור הגלגל היה עשוי מאלומיניום וקוטרו היה 81 ס"מ. צמיג היה עשוי אבץ ברוחב 23 ס"מ שחופה בגדילי פלדה ארוגים ברוחב 0.84 מ"מ שצומדו לשפתו יחד עם דיסקיות אלומיניום. רצועות טיטניום כיסו 50% משטח המגע של אריג הפלדה עם הקרקע על מנת לספק חיכוך ובכך יתר כוח משיכה עם הקרקע. בתוך הצמיג הייתה מסגרת בלימה בקוטר 65 ס"מ שמטרתה הייתה להגן על החישור. חוסמי אבק הורכבו מעל הגלגלים. לכל גלגל היה מנוע פרטי שיוצר על ידי דלקו אלקטרוניקס. כל מנוע יכול היה להפיק עד 0.25 כוח סוס (195 ואט) ב־10,000 סל"ד. המנועים חוברו לגלגלים באמצעות מערכת משלב הרמוני ביחס של 1:80 ומערכת בלמים מכנית.
יכולת התמרון הושגה באמצעות שימוש במנועי היגוי קדמיים ואחוריים. כל מנוע כיוון היה בעל 0.1 כוח סוס (75 ואט). כל זוג גלגלים היה פונה לכיוון מנוגד ובכך הושג רדיוס סיבוב של 3 מטרים. הייתה גם אפשרות לנתק זוג גלגלים ממנועו כך שרק זוג אחד שימש לניהוג או לנתק את שני המנועים במקרה של תקלה.
את הכוח ל־LRV סיפקו שתי סוללות לא־נטענות של 36 וולט, בעלות קיבולת אנרגטית של 121 אמפר־שעה כל אחת, והן יכלו לספק ל־LRV די כוח ל־92 ק"מ של נסיעה. האנרגיה שימשה הן את מנועי ה־LRV והן את מערכות הקשר והטלוויזיה שלו. המערכת החשמלית של הרובר קוררה באופן פסיבי, בעזרת קבלים ומחזירי אור.

שליטה וניווט

הגה בצורת האות T שהוצב בין שני המושבים שימש את נהג ה־LRV. הטיית ההגה קדימה הניעה את הרכב קדימה, הטיה ימינה או שמאלה סובבה את הרכב ומשיכה אחורה בהגה הפעילה את הבלמים. על מנת לנסוע ברוורס היה צריך להפעיל מתג על ההגה ואז למשוך אחורה. משיכת ההגה אחורה עד הסוף הפעילה בלמי חנייה. לוח הבקרה והתצוגה מוקם מאחורי ההגה והציג נתוני מהירות, כיוון, נטייה ורמות אנרגיה וטמפרטורה.
הניווט התבסס על מדידות תכופות של הכיוון והמרחק על ידי מד כיוון ומד מרחק והזנת הנתונים למחשב שחישב את סך כל הנתונים למיקום המדויק מרכב הנחיתה. בנוסף היה כלי שהתבסס על צל השמש ושיכול היה לשמש ככלי ניווט משני.

פרישה והצבה

פרישת הרובר מתא המטען של רכב הנחיתה והרכבתו בוצעה על ידי האסטרונאוטים בעזרת מערכת של גלגלות, סלילים, חבלים ורצועות בד. ה־LRV היה מקופל ומאוחסן בתא המטען (Quad 1) של רכב הנחיתה כאשר הצד התחתון של השלדה מופנה החוצה. אסטרונאוט אחד היה עולה במעלה סולם רכב הנחיתה ומשחרר את ה־LRV בעוד האסטרונאוט השני היה מטה את ה־LRV באיטיות מהקרקע באמצעות מערכת הסלילים והרצועות. בזמן שהורד ה־LRV אל הקרקע הוא פרש את עצמו אוטומטית. הגלגלים האחוריים התקפלו החוצה וננעלו במקומם וכאשר הם נגעו בקרקע נפרשו גם הגלגלים הקדמיים וננעלו וכאשר נגעו כל הגלגלים בקרקע נפרש חלקו הקדמי של ה־LRV והמסגרת הושמה במקומה. כל רכיבי ה־LRV היו מחוזקים במקומם באמצעות כבלים וסיכות ששוחררו על ידי האסטרונאוטים. לאחר הסרת החצובות התרוממו המושבים והדומי הרגליים. לאחר הפעלת הרכיבים האלקטרוניים של ה־LRV, הוא היה מוכן לפעולה והורחק מרכב הנחיתה.

מיקום נוכחי

4 רכבי ירח נבנו והוכנו לשיגור. שלושה מתוכם נישאו לירח והושארו שם במהלך משימות אפולו 15, 16 ו־17. חלקי ה־LRV הרביעי שימשו כחלקי חילוף עבור אלו ששוגרו (החלפים שוגרו עם המשימה) לאחר ביטול משימת אפולו 18, ולכן רכבי הירח המוצגים במוזיאונים הם רכבי אימון, אבות־טיפוס ודגמים.
הרכב ששימש את אפולו 15 הושאר באזור בשם Hadley–Apennine (קואורדינטות - 26°06′N 3°39′E), ה־LRV של אפולו 16 הושאר ב־Descartes Highlands (קואורדינטות - 8°59′S 15°31′E) ושל אפולו 17 ב־Taurus–Littrow (קואורדינטות - 20°10′N 30°46′E). ה־LRV של אפולו 17 נצפה ב־2009 ושוב ב־2011 על ידי המקפת לסקר הירח (LRO).
מספר רכבי ירח נבנו עבור בדיקות, אימונים ועוד. רכבים אלו מוצגים בין היתר במוזיאון האוויר והחלל הלאומי בוושינגטון די. סי., מרכז החלל ג'ונסון ביוסטון טקסס, ומרכז המבקרים של מרכז החלל קנדי בפלורידה. דגם שהוחכר ממוזיאון האוויר והחלל הלאומי מוצג במתקן השעשועים המשימה: חלל במרכז אפקוט בדיסניוורלד שבאורלנדו פלורידה.