Chi ha fermato il primo rover lunare? Il "Lunokhod" sovietico dimostra che gli americani erano sulla Luna. Il mistero della polvere lunare

Il 17 novembre 1970, la stazione automatica Luna-17 consegnò il primo rover planetario al mondo, Lunokhod-1, sulla superficie della Luna. Gli scienziati dell'URSS hanno implementato con successo questo programma e hanno fatto un altro passo avanti non solo nella corsa con gli Stati Uniti, ma anche nello studio dell'Universo.

"Lunokhod-0"

Stranamente, Lunokhod-1 non è il primo rover lunare lanciato dalla superficie della Terra. Il percorso verso la Luna è stato lungo e difficile. Per tentativi ed errori, gli scienziati sovietici hanno aperto la strada allo spazio. In effetti, è sempre difficile per i pionieri! Tsiolkovsky sognava anche una “carrozza lunare” che si muovesse da sola sulla Luna e facesse scoperte. Il grande scienziato guardò nell'acqua! – Il 19 febbraio 1969 venne lanciato il veicolo di lancio Proton, tuttora utilizzato per ottenere la prima velocità cosmica necessaria per entrare in orbita, per inviare una stazione interplanetaria nello spazio. Ma durante l'accelerazione, la carenatura che copriva il rover lunare iniziò a collassare sotto l'influenza dell'attrito e delle alte temperature: i detriti caddero nel serbatoio del carburante, provocando un'esplosione e la completa distruzione del rover unico. Questo progetto si chiamava "Lunokhod-0".

Rover lunare "Korolevskij".

Ma anche Lunokhod-0 non fu il primo. La progettazione del dispositivo, che avrebbe dovuto spostarsi sulla Luna come un'auto radiocomandata, iniziò all'inizio degli anni '60. La corsa allo spazio con gli Stati Uniti, iniziata nel 1957, spinse gli scienziati sovietici a lavorare con coraggio su progetti complessi. Il programma del rover planetario è stato ripreso dall'ufficio di progettazione più autorevole: l'ufficio di progettazione di Sergei Pavlovich Korolev. Allora non sapevano ancora come fosse la superficie della Luna: era solida o ricoperta da uno strato di polvere secolare? Cioè, prima era necessario progettare il metodo di movimento stesso e solo successivamente passare direttamente all'apparato. Dopo molte ricerche, abbiamo deciso di concentrarci su una superficie dura e di realizzare il telaio del veicolo lunare cingolato. Ciò è stato fatto da VNII-100 (in seguito VNII TransMash), specializzato nella produzione di telai per carri armati: il progetto è stato guidato da Alexander Leonovich Kemurdzhian. Il rover lunare "Korolevsky" (come fu chiamato in seguito) somigliava nel suo aspetto a una tartaruga di metallo lucido sui binari - con un "guscio" a forma di emisfero e campi metallici diritti sotto, come gli anelli di Saturno. Guardando questo rover lunare, diventa un po' triste il fatto che non fosse destinato a raggiungere il suo scopo.

Il famoso rover lunare Babakin

Nel 1965, a causa dell'estremo carico di lavoro del programma lunare con equipaggio, Sergei Pavlovich trasferì il programma lunare automatico a Georgy Nikolaevich Babakin presso l'ufficio di progettazione dello stabilimento di costruzione di macchine di Khimki intitolato a S.A. Lavochkina. Korolev ha preso questa decisione con il cuore pesante. Era abituato ad essere il primo nella sua attività, ma anche il suo genio non poteva far fronte da solo all'enorme quantità di lavoro, quindi era saggio dividere il lavoro. Va notato che Babakin ha affrontato brillantemente il compito! Fu in parte a suo vantaggio che nel 1966 la stazione interplanetaria automatica Luna-9 effettuò un atterraggio morbido su Selena e gli scienziati sovietici ottennero finalmente una comprensione accurata della superficie del satellite naturale della Terra. Successivamente, sono state apportate modifiche al design del rover lunare, il telaio è stato modificato e l'intero aspetto ha subito cambiamenti significativi. Il Lunokhod di Babakin ha ricevuto recensioni entusiastiche da tutto il mondo, sia tra gli scienziati che tra la gente comune. Quasi nessun media al mondo ha ignorato questa brillante invenzione. Sembra che anche adesso – in una fotografia di una rivista sovietica – il rover lunare sia davanti ai nostri occhi, come un robot intelligente a forma di una grande pentola su ruote con molte antenne intricate.

Ma com'è?

Le dimensioni del rover lunare sono paragonabili a quelle di una moderna autovettura, ma è qui che finiscono le somiglianze e iniziano le differenze. Il rover lunare ha otto ruote e ognuna di esse ha la propria guida, che ha fornito al dispositivo qualità per tutti i terreni. Il Lunokhod poteva muoversi avanti e indietro a due velocità e girare sul posto e mentre si muoveva. Il vano strumenti (nella “padella”) ospitava le apparecchiature degli impianti di bordo. Il pannello solare si apriva come il coperchio di un pianoforte durante il giorno e si chiudeva di notte. Ha fornito la ricarica per tutti i sistemi. Una fonte di calore radioisotopica (utilizzando il decadimento radioattivo) riscaldava l'attrezzatura al buio, quando la temperatura scendeva da +120 gradi a -170. A proposito, 1 giorno lunare equivale a 24 giorni terrestri. Il Lunokhod aveva lo scopo di studiare la composizione chimica e le proprietà del suolo lunare, nonché la radiazione cosmica radioattiva e a raggi X. Il dispositivo era dotato di due telecamere (una di backup), quattro telefotometri, strumenti di misurazione dei raggi X e delle radiazioni, un'antenna altamente direzionale (di cui parleremo più avanti) e altre apparecchiature intelligenti.

"Lunokhod-1", ovvero un giocattolo radiocomandato per non bambini

Non entreremo nei dettagli - questo è un argomento per un articolo a parte - ma in un modo o nell'altro Lunokhod 1 è finito su Selene. Una stazione automatica lo portò lì, cioè non c'erano persone lì, e la macchina lunare doveva essere controllata dalla Terra. Ogni equipaggio era composto da cinque persone: comandante, autista, ingegnere di volo, navigatore e operatore di antenna altamente direzionale. Quest'ultimo doveva garantire che l'antenna “guardasse” sempre la Terra, fornendo la comunicazione radio con il rover lunare. Tra la Terra e la Luna ci sono circa 400.000 km e il segnale radio, con il quale è stato possibile correggere il movimento dell'apparecchio, ha percorso questa distanza in 1,5 secondi e, a seconda del paesaggio, si è formata l'immagine della Luna. da 3 a 20 secondi. Quindi si è scoperto che mentre si formava l'immagine, il rover lunare continuava a muoversi e, dopo la comparsa dell'immagine, l'equipaggio poteva rilevare il proprio veicolo già nel cratere. A causa della grande tensione, gli equipaggi si sostituivano ogni due ore.
Pertanto, Lunokhod-1, progettato per 3 mesi terrestri di funzionamento, ha lavorato sulla Luna per 301 giorni. Durante questo periodo ha percorso 10.540 metri, ha esaminato 80.000 metri quadrati, ha trasmesso numerose fotografie e panorami e così via. Di conseguenza, la fonte di calore del radioisotopo ha esaurito le sue risorse e il rover lunare “si è congelato”.

"Lunokhod-2"

I successi di Lunokhod-1 hanno ispirato l'implementazione del nuovo programma spaziale Lunokhod-2. Il nuovo progetto non era quasi diverso nell'aspetto dal suo predecessore, ma fu migliorato e il 15 gennaio 1973 la navicella spaziale Luna-21 lo consegnò a Selena. Sfortunatamente, il rover lunare è durato solo 4 mesi terrestri, ma durante questo periodo è riuscito a percorrere 42 km e condurre centinaia di misurazioni ed esperimenti.
Diamo la parola all'autista dell'equipaggio, Vyacheslav Georgievich Dovgan: “La storia con il secondo si è rivelata stupida. Era già sul satellite della Terra da quattro mesi. Il 9 maggio ho preso il timone. Siamo atterrati in un cratere, il sistema di navigazione non funzionava. Come uscire? Ci siamo trovati in situazioni simili più di una volta. Poi hanno semplicemente coperto i pannelli solari e sono scesi. E poi ci hanno ordinato di non chiuderla e di uscire. Dicono che lo chiudiamo e non ci sarà più pompaggio di calore dal rover lunare, gli strumenti si surriscalderanno. Abbiamo provato a scacciare e colpire il suolo lunare. E la polvere lunare è così appiccicosa... Il Lunokhod ha smesso di ricevere l'energia solare ricaricandosi nella quantità richiesta e gradualmente ha perso potenza. L’11 maggio non c’era più alcun segnale dal rover lunare”.

"Lunokhod-3"

Sfortunatamente, dopo il trionfo di Lunokhod-2 e di un'altra spedizione, Luna-24, la Luna fu dimenticata per molto tempo. Il problema era che la sua ricerca, sfortunatamente, era dominata non da aspirazioni scientifiche, ma politiche. Ma i preparativi per il lancio del nuovo esclusivo veicolo semovente "Lunokhod-3" erano già stati completati e gli equipaggi che avevano acquisito una preziosa esperienza nelle precedenti spedizioni si stavano preparando a pilotarlo tra i crateri lunari. Questa macchina, che assorbiva tutte le migliori qualità dei suoi predecessori, aveva a bordo le attrezzature tecniche più avanzate e gli strumenti scientifici più recenti per quegli anni. Quanto costava una telecamera stereoscopica rotante, che oggi è di moda chiamare 3D? Ora "Lunokhod-3" è solo una mostra del museo della NPO intitolato a S.A. Lavochkina. Destino ingiusto!

Se assumiamo che non abbiamo in mente fratelli, questo trasporto può essere considerato il più affidabile dell'intero Universo. Gli americani non contano: hanno riparato due volte il loro Rover Lunare proprio sulla Luna. Il nostro "Lunokhod", se si fosse rotto durante il "volo", non ci sarebbe stato nessuno a ripararlo: l'equipaggio era a 400mila chilometri da esso...

Telaio del drone

Nell'esplorazione di altri pianeti, anche noi, come è successo più di una volta, siamo andati per la nostra strada. Invece di un essere umano, l'URSS ha deciso di inviare un esploratore robotico su un pianeta vicino.

Per poter fare tutto ciò che può fare un astronauta vivente, aveva bisogno di un veicolo. Il problema principale era il telaio e il compito di risolverlo fu assegnato all'istituto di ricerca militare di Leningrado, che progettò il telaio. I progettisti militari optarono per la buona vecchia ruota, rifiutando il cingolo, camminando, saltando, rotolando... C'erano diversi requisiti definitivi per il telaio Lunokhod.

Prima di tutto, il dispositivo di propulsione deve essere così universale da ridurre al minimo la probabilità di "atterraggio" del rover: non ci sarà nessuno a spingerlo! E, come dimostrerà la vita, i robot spaziali hanno problemi con l’“oscillazione”. Inoltre, il profilo del battistrada avrebbe dovuto impedire al veicolo di scivolare lateralmente durante la guida in pendenza. In secondo luogo, l'affidabilità è importante e cosa potrebbe esserci di più semplice di una ruota? Qui, a proposito, in terzo luogo, per la sua semplicità, la ruota in quanto tale è un'unità estremamente leggera. Infine, è uno dei sistemi di propulsione più efficienti e richiede il minor consumo di energia. L'uso di un telaio con ruote consente di variarne il numero e, oltre a ridurre la pressione sul terreno, offre anche l'opportunità di aumentare la sopravvivenza del veicolo, eliminando le ruote guastate dal gioco.

La ruota viene reinventata

È vero, la ruota dovette essere modificata in modo significativo, soprattutto perché alla fine degli anni '60 si sapeva molto approssimativamente cosa fosse il suolo lunare. La combinazione di pietre di tutti i calibri con rocce sciolte di densità imprevedibile richiedeva una ruota con proprietà contraddittorie. E i militari hanno fatto questo. Tre sottili cerchi in titanio rotolavano facilmente su una superficie dura, la rete tesa tra loro entrava in azione su terreno sciolto quando i cerchi cominciavano a cedere. Le alette angolari saldate sopra tutto hanno contribuito a rastrellare su una superficie libera sotto carico. Come si è scoperto dopo, erano richiesti più spesso di quanto vorremmo. I raggi leggeri invece dei dischi fornivano la resistenza e l'elasticità necessarie in caso di forte contatto della ruota con le pietre.

La versione finale delle ruote è nata a seguito di calcoli e numerosi test. I prototipi sono stati lanciati su tre campi di addestramento con diversi tipi di terreno e persino nel compartimento di un aereo che simulava la gravità lunare, che è 1/6 di quella terrestre. Ad esempio, ci è voluto molto tempo per selezionare la dimensione della cella della rete tesa sul bordo.

Nel sottile mozzo della ruota è stato integrato un motore elettrico CC con cambio e squib. Quest'ultimo veniva minato a distanza in caso di inceppamento di emergenza della trasmissione, e la ruota, così scollegata dall'asse del cambio, si trasformava da conduttrice in condotta, cioè semplicemente rotolava lungo la superficie. In questo modo è stato possibile “riparare” la trazione di cinque delle otto ruote disponibili senza intervento umano diretto, e il dispositivo poteva continuare a svolgere il compito con le tre ruote motrici rimanenti!

Nervi lunghi 400mila km

Il punto più difficile del progetto lunare dell'URSS fu il controllo del Lunokhod. Era remoto, ed era difficile trovarne uno più remoto: la distanza dal Mare delle Piogge sulla Luna, dove è atterrato il nostro robot spaziale, al Centro per le comunicazioni spaziali profonde in Crimea, dove si trovava il suo equipaggio, superato i 400.000 chilometri.

Il segnale radio di comando ha percorso questo percorso in 2,5 secondi, ovvero con un tale ritardo il dispositivo ha risposto ai comandi del conducente. Ma non era quello il problema principale. La difficoltà principale era la velocità di aggiornamento dell'immagine sul monitor davanti all'operatore. La trasmissione delle immagini dalle telecamere Lunokhod alla Terra era chiamata solo televisione, infatti, l'autista vedeva davanti a sé, per usare un eufemismo, una presentazione: l'inquadratura cambiava non 25 volte al secondo, ma una volta ogni 3-20; secondi (a seconda del terreno)! Non c'è niente da fare: i canali di comunicazione e i computer dell'epoca non potevano fornire un trasferimento dati più veloce. Pertanto, dopo aver rilevato un ostacolo, l'auto ha continuato a muoversi per almeno 8 secondi! Ecco perché gli automobilisti non guidavano mai a una velocità superiore a 2 km/h.

Il problema era aggravato dalle peculiarità dell'illuminazione lunare, così nitida e contrastante che la situazione del traffico “dietro il parabrezza” appariva all'operatore come un insieme di punti bianchi e neri. In alcuni giorni, quando il sole era allo zenit, era addirittura impossibile “viaggiare”. Pertanto, per aiutare la vista del conducente, il dispositivo gli ha inviato dati da sensori aggiuntivi: rollio, assetto, carico e slittamento delle ruote. Analizzandoli, l'equipaggio capì subito cosa stava succedendo alla loro macchina: si era inclinata su un costone roccioso, era scesa nel cratere, ne era uscita scivolando al 90%... Il lavoro dell'equipaggio era così intenso che non riusciva a sopportarlo. per più di due ore “al volante”.

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Cosa c'è dentro?

A proposito, riguardo all'equipaggio. Era composto da cinque persone. Oltre all'autista seduto sulle leve (girava il Lunokhod come un carro armato, con le ruote frenate), c'erano anche un navigatore, un ingegnere di volo, un operatore di antenna altamente direzionale e un comandante dell'equipaggio. Comunque sia, anche in altre condizioni favorevoli, tutte queste persone non potrebbero entrare nella loro macchina, poiché la sua carrozzeria arrotondata (diametro massimo 2.150 mm) è completamente occupata da apparecchiature e sistemi scientifici responsabili del funzionamento del telaio. I motori elettrici di propulsione del rover erano alimentati da batterie all'argento-cadmio, che ricevevano la ricarica dai pannelli solari posti sul coperchio incernierato superiore. Di notte (una notte lunare, come un giorno lunare, dura quasi 14 giorni terrestri), il coperchio veniva chiuso per conservare il calore nella custodia e durante questo periodo il dispositivo si bloccava in "anabiosi". Il motivo non è la mancanza di fari potenti, ma la mancanza di capacità di ricaricare le batterie senza il sole.

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Uno dei sistemi chiave del Lunokhod era il sistema di climatizzazione, che forniva la temperatura specificata in un alloggiamento sigillato con una temperatura esterna di –150 °C di notte e +150 °C di giorno. La fonte di calore era una capsula contenente il radioisotopo polonio-210 e il calore in eccesso veniva rimosso attraverso il tetto dell'alloggiamento, che era un radiatore. Il gas refrigerante circolava all'interno dell'alloggiamento attraverso due circuiti, il secondo dei quali era destinato ad apparecchiature con un regime termico particolarmente rigido. L'efficienza del climatizzatore di quel tempo era così elevata che consentiva di non preoccuparsi della sicurezza dell'apparecchiatura quando la differenza di temperatura tra i lati sinistro e destro del dispositivo era di 100 gradi!

Garanzia

Furono prodotte in totale quattro copie del Lunokhod, senza contare le versioni sperimentali e le copie di addestramento. Il primissimo prototipo “da combattimento”, a cui in seguito venne dato il nome “Lunokhod-0”, non riuscì ad arrivare nello spazio a causa di un incidente missilistico al momento del lancio. Il secondo veicolo, denominato Lunokhod-1, ha percorso 10.540 metri sulla Luna, completando numerosi compiti scientifici. Il produttore - l'impresa di difesa Machine-Building Plant intitolata a S. A. Lavochkin - garantì tre mesi di funzionamento ininterrotto del suo frutto, ma Lunokhod-1 lavorò per quasi un anno, dal 17 novembre 1970 al 15 settembre 1971. L'operazione doveva essere si è fermato dopo, come la fonte di calore isotopica ha esaurito le sue risorse e il "riempimento" del robot a otto ruote si è finalmente congelato in una fredda notte lunare a 150 gradi...

Il primo meccanismo sulla Luna fu il Lunokhod sovietico. Fu lanciato nel 1970, controllato via radio dalla Terra. Questa nave, che somigliava a una vasca da bagno in ghisa con un'antenna e su ruote, divenne il primo oggetto creato dall'uomo a muoversi sulla Luna.

Subito dopo l'atterraggio, divenne chiaro che le telecamere del rover erano posizionate troppo in basso; per questo motivo l'auto si è rivelata “miope” e rimaneva costantemente bloccata nei crateri. Sono state salvate otto ruote sulle quali il rover lunare ha superato salite superiori all'altezza specificata nel progetto.

Nonostante ciò, Lunokhod ha lavorato onestamente e ha rielaborato i suoi orologi. Invece dei 90 giorni previsti, il Lunokhod ha lavorato per quasi un anno e ha percorso 10,5 km. Il luogo dove si fermò finalmente rimase sconosciuto per molto tempo; Fu solo nel 2005 che il Lunokhod apparve nelle fotografie scattate dall'orbiter lunare della NASA.

Apollo 15

Il primo veicolo con equipaggio sulla Luna fu il rover lunare nel 1971, trasportato dagli astronauti David Scott e Jim Irwin. Pochi minuti dopo l'inizio del viaggio, Scott iniziò a lamentarsi del beccheggio: la gravità della Luna era troppo debole per sostenere il rover lunare accelerato, e l'auto rimbalzava, sollevandosi da terra con tutte le ruote contemporaneamente. Era quindi abbastanza sicuro raggiungere la massima velocità: in primo luogo, il percorso è stato tracciato con attenzione tenendo conto di tutti i possibili ostacoli, e in secondo luogo, come ha notato uno dei passeggeri in una trasmissione radio a terra, non c'era traffico in arrivo.

Apollo 16

Il secondo rover lunare americano è stato consegnato al satellite dalla missione Apollo 16. Su di esso gli astronauti avevano già percorso 27 chilometri e raccolto Big Mali, il più grande campione di suolo lunare consegnato sulla Terra. Il pezzo di regolite da 11 chilogrammi è stato chiamato così in onore del capo geologo della missione.

È stato corretto un difetto significativo nella progettazione del rover lunare, che ha ostacolato notevolmente l'equipaggio dell'Apollo 15: hanno aumentato la lunghezza della cintura di sicurezza, che gli astronauti della missione precedente non potevano allacciare per molto tempo - le tute spaziali, che erano gonfiati a bassa pressione, erano d'intralcio.

Apollo 17

Eugene Cernan, comandante dell'equipaggio dell'Apollo 17, trascorse molte ore preziose della missione lunare riparando l'ala del rover. Sono state utilizzate mappe lunari cartacee, nastro isolante e parti del modulo di atterraggio. Il rover del diciassettesimo Apollo raggiunse allora la velocità record di 18 km/h. Il suo autista, Cernan, divenne l'ultima persona a camminare sulla Luna il 14 dicembre 1972; Da allora, i motori lunari hanno funzionato senza conducente.

Lunokhod 2

Il secondo “Lunokhod 2” sovietico (1973) volò sulla Luna per dei record. Innanzitutto, rientrava nella categoria di peso più seria di tutte: il suo peso di 840 chilogrammi divenne un record per la consegna di merci sulla superficie della Luna. In secondo luogo, ha percorso più dei suoi predecessori: 37 o 39 chilometri, e questo record è stato battuto solo dal rover Opportunity nel 2014. Il suo viaggio è stato interrotto a causa della polvere che ricopriva i pannelli solari; Non c'era abbastanza elettricità per continuare il movimento.

E nel 1993... fu comprato ad un'asta a New York. L'imprenditore Richard Garriott ha pagato 68,5mila dollari per Lunokhod 2 ed è diventato l'unico proprietario al mondo di proprietà situate al di fuori della Terra.

Il rover lunare cinese Yutu

La Cina è diventata il terzo paese dopo l’Unione Sovietica e gli Stati Uniti a far atterrare un veicolo spaziale sulla Luna. Le ruote del rover Yutu sollevarono la polvere lunare nel 2013, 40 anni dopo lo sbarco dell'ultimo rover sulla Luna. Pesava solo 140 chilogrammi ed era molto più piccolo dei buggy lunari americani e dei pesi massimi sovietici. Ha camminato solo poco più di 100 metri in un mese ed è rimasto bloccato per sempre.

Lunokhod-1 è il primo veicolo semovente lunare. Fu portato sulla superficie della Luna il 17 novembre 1970 dalla stazione interplanetaria sovietica Luna-17 e operò sulla sua superficie fino al 4 ottobre 1971. Lo scopo era studiare le caratteristiche della superficie lunare, la radiazione cosmica radioattiva e a raggi X sulla Luna, la composizione chimica e le proprietà del suolo.

Lunokhod-1 è stato creato nell'ufficio di progettazione dello stabilimento di costruzione di macchine di Khimki intitolato a S.A. Lavochkin sotto la guida di Grigory Nikolaevich Babakin. Il telaio semovente per il Lunokhod è stato creato presso VNIITransMash sotto la guida di Alexander Leonovich Kemurdzhian.
Il progetto preliminare del rover lunare fu approvato nell'autunno del 1966. Entro la fine del 1967 tutta la documentazione di progettazione era pronta.
La stazione interplanetaria automatica Luna-17 con Lunokhod-1 fu lanciata il 10 novembre 1970 e il 15 novembre Luna-17 entrò nell'orbita di un satellite artificiale della Luna.
Il 17 novembre 1970, la stazione atterrò in sicurezza nel Mare delle Piogge e Lunokhod-1 scivolò sul suolo lunare.
L'apparato di ricerca è stato controllato utilizzando un complesso di apparecchiature per il monitoraggio e l'elaborazione delle informazioni telemetriche basate su Minsk-22 - STI-90. Il centro di controllo Lunokhod presso il Centro di comunicazioni spaziali di Simferopol comprendeva un centro di controllo Lunokhod, che consisteva in pannelli di controllo per il comandante dell'equipaggio, l'autista Lunokhod e l'operatore dell'antenna altamente direzionale, una postazione di lavoro per il navigatore dell'equipaggio, nonché una stanza per le operazioni elaborazione delle informazioni telemetriche. La principale difficoltà nel controllare il rover lunare era il ritardo temporale, il segnale radio che viaggiava verso la Luna e ritorno impiegava circa 2 secondi e l'uso di un televisore low-frame con una frequenza di variazione dell'immagine da 1 fotogramma in 4 secondi a 1 su 20. secondi. Di conseguenza, il ritardo totale del controllo ha raggiunto i 24 secondi.

Durante i primi tre mesi di lavoro previsto, oltre allo studio della superficie, il dispositivo ha svolto anche un programma applicativo, durante il quale ha lavorato alla ricerca della zona di atterraggio della cabina lunare. Dopo aver completato il programma, il rover lunare ha lavorato sulla Luna tre volte più a lungo della risorsa originariamente calcolata. Durante la sua permanenza sulla superficie lunare, Lunokhod-1 ha percorso 10.540 m, ha trasmesso alla Terra 211 panorami lunari e 25mila fotografie. Le proprietà fisiche e meccaniche dello strato superficiale del suolo sono state studiate in più di 500 punti lungo il percorso e la sua composizione chimica è stata analizzata in 25 punti.
Il 15 settembre 1971, la temperatura all'interno del contenitore sigillato del rover lunare iniziò a scendere poiché la risorsa della fonte di calore isotopica era esaurita. Il 30 settembre il dispositivo non ha contattato e il 4 ottobre tutti i tentativi di contatto sono stati interrotti.
L'11 dicembre 1993, Lunokhod-1, insieme al pontile della stazione Luna-17, fu messo all'asta dall'Associazione Lavochkin da Sotheby's. Con un prezzo iniziale dichiarato di 5.000 dollari, l'asta si è conclusa a 68.500 dollari. Secondo la stampa russa, l'acquirente risultò essere il figlio di uno degli astronauti americani. Il catalogo affermava che il lotto “poggia sulla superficie della Luna”.

VNIITransMash
Il principale sviluppatore del telaio per rover planetari (ruote, motori, trasmissione, sospensioni, sistema di controllo) in URSS era (e rimane fino ad oggi in Russia) il Leningrad VNIItransmash (VNIITM). Questa istituzione ha sviluppato principalmente telai per carri armati, in modo che sia stata accumulata una vasta esperienza nel campo della creazione di veicoli fuoristrada, poiché la proprietà comune di un rover planetario e di un carro armato è il movimento su terreni impreparati.

In uno dei workshop VNIITM

Qui sono stati creati e testati molti dispositivi diversi: Lunokhod 1 e 2 (1970), un rover ambulante inviato su Marte nel 1971, Jumping for Phobos (1988), un robot per pulire il tetto dell'unità distrutta della centrale nucleare di Chernobyl (1986), un rover planetario per la spedizione fallita Mars-96, diversi rover nell'ambito della cooperazione con organizzazioni straniere (negli ultimi anni), ecc.

Probabilmente molte persone hanno notato che tutti i rover lunari che si muovevano attorno ad altri pianeti erano dotati di ruote. E questo nonostante il fatto che molti altri approcci siano noti da tempo: bruco, camminata, ecc. A quanto pare, ci sono seri motivi per scegliere le ruote.
Quasi tutti i corpi celesti a nostra disposizione per lo studio hanno una superficie solida con molte aree relativamente piatte. Non ci sono paludi, sabbie mobili, foreste o vegetazione che richiederebbero bruchi o motori che camminano. Sulla Luna e su Marte, così come su Mercurio e Venere, le ruote possono essere utilizzate ovunque.

Le ruote sono un tipo di propulsione molto economico. Per girare, ad esempio, i binari, è necessaria molta più potenza. Ma queste sono batterie aggiuntive che devono essere consegnate per centinaia di migliaia di chilometri.
Anche l'affidabilità è importante: su Marte è problematico sostituire un cingolo strappato o una leva rotta, mentre la rottura anche di poche ruote non mette necessariamente a repentaglio il completamento dell'attività.
Anche la teoria del movimento dei veicoli a ruote è quella meglio sviluppata. Basti ricordare che finora le macchine per camminare non hanno trovato quasi alcuna applicazione, anche in condizioni terrestri ben studiate.
Anche la trazione tramite motori elettrici è relativamente semplice e facilita la sterzata.
Pertanto, la scelta di un dispositivo di propulsione a ruota è chiaramente giustificata. Successivamente esamineremo diverse opzioni per le ruote create su VNIITM

Ruote Lunokhod

Le ruote del Lunokhod possono già essere considerate un classico. La maggior parte dei modelli successivi e dei veri rover planetari hanno preso in prestito almeno qualcosa da loro. Le ruote sono costituite da tre cerchi in titanio, a cui è fissata una rete di acciaio con alette realizzate nello stesso titanio. Su terreno duro l'appoggio avviene sul bordo centrale, ma su terreno morbido il cerchio penetra in profondità e quindi la rete lavora.

Opzioni ruote di prova per Lunokhod
Queste sono due versioni di prova delle ruote per il Lunokhod. La ruota è sospesa, in un caso, con l'ausilio di elastici metallici, nell'altro con l'ausilio di molle cilindriche lungo l'asse della ruota.

Un'altra opzione: qui la superficie esterna della ruota è costituita da una rete elastica, ma sotto la rete si trovano delle molle a nastro che funzionano quando la rete viene danneggiata dagli urti. Il profilo della ruota impedisce lo slittamento laterale. Le alette (al centro) funzionano principalmente quando la rete si piega su terreni duri.

Per i pianeti con forte gravità (Marte, Terra), la fragile rete viene abbandonata a favore di una superficie solida con alette (ruota a conchiglia). Nel caso dei rover su Marte, gli scienziati sono partiti dalle prime fotografie del Viking, in cui la superficie di Marte sembrava rocciosa.

Come potete vedere, in tutti i progetti si cerca di garantire una buona aderenza al terreno (tasselli, rete), un peso contenuto (niente dischi pieni, possibilmente rete e raggi, oppure una ruota solida ma cava), sospensioni (raggi, molle, ecc.), misure contro lo scivolamento laterale (caratteristico profilo convesso o concavo).
In quasi tutti i rover planetari su ruote, la ruota è un unico modulo (spesso addirittura sigillato), che comprende anche un cambio, un motore elettrico, un freno e i sensori necessari. Questo modulo si chiama “ruota motrice”. L'uso di ruote motrici consente, insieme alla sospensione, di garantire un carico uguale su tutte le ruote e un utilizzo efficiente della potenza su terreni irregolari, quando parte delle ruote è sospesa in aria, ecc.

Vista in sezione della ruota motrice
Se consideriamo il sistema di propulsione a ruote nel suo insieme, sorge la domanda: perché i rover planetari, in particolare il Lunokhod, hanno così tante ruote?
Innanzitutto, fino all'ultimo momento non è stato escluso l'uso dei binari. Nel caso del Lunokhod a 8 ruote, ciò non richiederebbe una revisione completa del design. In secondo luogo, ridurre il carico a terra. E infine, affidabilità: operabilità in caso di guasto di più ruote.
In caso di inceppamento della trazione, Lunokhod era dotato di speciali meccanismi di sblocco. Una carica pirotecnica, su comando della Terra, potrebbe rompere l'albero e, di conseguenza, la ruota bloccata difettosa diventerebbe una ruota motrice. Con un veicolo a quattro ruote questo sarebbe impossibile. Fortunatamente questa opportunità non è mai stata sfruttata

SOSPENSIONE

La sospensione è resa indipendente per ogni ruota motrice. Ciò consente di superare piccole sporgenze e avvallamenti, evitando forti rollio dell'intera macchina e sovraccaricando i singoli motori. Idealmente, ciascuna ruota dovrebbe toccare il suolo in qualsiasi momento e con carichi approssimativamente uguali derivanti dall'interazione con essa. Ciò è assicurato non solo dalla meccanica, ma anche dalla parte elettronica, che valuta il carico su motori e sospensioni. La parte meccanica della sospensione è solitamente realizzata sotto forma di leve e come elementi elastici vengono utilizzate barre di torsione: aste in acciaio o titanio, che rappresentano una "molla" che funziona in torsione. L'uso dell'idraulica è problematico a causa delle forti fluttuazioni di temperatura sulla superficie dei pianeti.

La storia della morte di Lunokhod-2 è istruttiva: su di esso è stato installato un nuovo sensore di roll-trim (l'intera unità di automazione di Lunokhod-2 è stata sviluppata con tripla duplicazione, come per un veicolo con equipaggio).
Il sensore di Lunokhod-1 è stato sviluppato dalla stessa VNIITM, ma si è ritenuto che l'impresa di costruzione di macchine dovesse occuparsi dei propri affari e lo sviluppo di un nuovo sensore è stato affidato a un'altra organizzazione.
Il nuovo sensore utilizzava fluido antigelo. Tuttavia, la bassa gravità sulla Luna non è stata presa in considerazione. Di conseguenza, subito dopo l'atterraggio, il sensore si è rivelato non funzionante. Ma questo sensore dovrebbe proteggere il Lunokhod dal ribaltamento, arrestandolo automaticamente se l'inclinazione è eccessiva (allo stesso tempo, consente di farsi un'idea della geometria della superficie lunare). Qui ha mostrato che il Lunokhod si trova ad un angolo di 40 gradi anche prima di lasciare il modulo di atterraggio.
Ho dovuto guidare senza sensore, concentrandomi solo su ciò che era visibile attraverso le telecamere: la linea dell'orizzonte e una semplice livella: una palla di metallo che rotola. Tutto andò bene, ma nel terzo mese il Lunokhod entrò in un cratere piuttosto grande. Rimase lì con il pannello solare aperto, in carica. Quando è arrivato il momento di lasciare il cratere, hanno sottovalutato l'angolo di inclinazione. Di conseguenza, l'auto è rimasta intrappolata nella batteria solare e vi si è depositata la terra, provocando un calo di potenza. I tentativi di scrollarsi di dosso il terreno hanno solo peggiorato la situazione: il terreno è entrato nel compartimento interno. È così che Lunokhod-2 ha concluso la sua vita.
A proposito, Lunokhod-1 è stato ancora meno fortunato: il veicolo di lancio è esploso durante il lancio. Quindi quel Lunokhod-1 che era sulla Luna non è esattamente il primo Lunokhod.
In ogni caso, Lunokhod-2 ha percorso sulla Luna una distanza molto maggiore - 40 km in 3 mesi - rispetto a Lunokhod-1 - 10 km. tra 10 mesi. L'esperienza maturata dai ricercatori e dagli autisti ha avuto un impatto.

Una camera per simulare l'atmosfera dei pianeti e un rover al suo interno

VELOCITÀ DEL TRAFFICO

Ciò potrebbe sorprendere alcuni, ma le velocità massime di tutti i rover automatici sono molto basse, non più di 1-2 km/h. In realtà, per i veicoli senza pilota questo non è così importante, poiché il loro controllo è complicato da un ritardo del segnale che raggiunge decine di secondi. Inoltre, la bassa velocità riduce la probabilità di danni quando si colpisce una pietra, non si verificano slittamenti, ecc.

MANOVRABILITÀ

Un ampio raggio di sterzata diventerà un problema se nelle vicinanze è presente una roccia o una fessura dove il veicolo potrebbe finire durante la svolta.
La soluzione più comune è presa in prestito dai veicoli cingolati: variando la velocità delle ruote sul lato sinistro e destro del veicolo (nel caso più semplice, utilizzando i freni), è possibile girarlo quasi sul posto.
Questo approccio semplifica anche la progettazione e ne aumenta l'affidabilità, poiché non è necessario realizzare ruote girevoli. Un esempio ben noto è Lunokhod (1970).

Un'altra opzione per aumentare la manovrabilità sono le ruote piroettanti. Ad esempio, la rotazione parallela di tutte le ruote nella direzione desiderata è stata implementata nel dispositivo XM-PK (1976)

PERICOLO DI CADUTA

Il problema successivo è la necessità di superare le fessure e di non cadere su terreno sciolto. Questo può essere risolto in diversi modi: ruote di grande larghezza e diametro, un gran numero di ruote su ciascun lato.
Ad esempio, il Lunokhod aveva 8 ruote larghe. Il loro profilo emisferico impedisce lo scivolamento laterale (durante lo spostamento in pendenza).
Un'altra soluzione (1989) prevedeva l'uso di grandi ruote gonfiabili a bassa pressione (paragonabili per dimensioni al rover stesso) con telaio metallico e alette. Tuttavia, tali ruote non resistono bene agli sbalzi di temperatura e richiedono manutenzione. Ma hanno trovato applicazione sulla Terra, in quei luoghi dove è necessario il movimento nella neve alta.

I rover sono stati testati in Asia centrale, in Kamchatka (nelle aree di nuove eruzioni), in modo che esistesse un'ampia varietà di forme di rilievo. Dopotutto, non si sapeva in anticipo che tipo di terreno si trovasse, ad esempio, sulla Luna . Si suggeriva che il terreno fosse in sospensione e che il Lunokhod potesse semplicemente annegare. Pertanto, i test sono stati effettuati anche sui nevai, dove la neve è ricoperta di sabbia vulcanica.

SUPERARE LE PIETRE, INCOLLARE

Sui pianeti dove ora è possibile far arrivare i rover planetari, ci sono molte pietre, affioramenti rocciosi e crateri. Il fatto che per un veicolo ambulante del futuro probabilmente non sarà un problema (devi ammetterlo, una persona può facilmente superare la maggior parte degli ostacoli insormontabili per le ruote) è un problema molto urgente per i rover di oggi.
Immaginiamo una situazione in cui un'auto normale colpisce una grossa pietra su un lato. L'intera macchina si inclina e il veicolo corre il rischio di ribaltarsi. Per un rover planetario, questo comportamento è inaccettabile, perché la sospensione è molto più complicata: quando una delle ruote passa su una pietra, le altre possono trasportare il veicolo completamente in orizzontale.

Qui praticamente non c'è altezza da terra: non c'è il fondo, ma ci sono ruote motrici coniche. Se una pietra finisce sotto di loro, non si verifica alcun inceppamento, poiché le alette si trovano lungo l'intera lunghezza della ruota. C'è però uno svantaggio: c'è poco spazio per posizionare il carico utile (una possibile soluzione è posizionare le batterie all'interno delle ruote). In un altro sviluppo - IARES - al posto delle ruote coniche vengono utilizzate ruote convenzionali insieme a rulli, anch'essi dotati di alette.
Ma anche questo potrebbe non salvarti se la pietra finisce sotto il fondo del rover e “si siede sulla pancia”. Pertanto, cercano di massimizzare l'altezza da terra (altezza libera). Un aumento dell'altezza da terra, a sua volta, può portare all'instabilità del dispositivo: il baricentro dovrebbe essere posizionato il più in basso possibile (c'erano persino progetti per posizionare le batterie all'interno delle ruote motrici, ma ciò porta ad altri problemi).

C'erano anche cose divertenti.
Il Lunokhod è stato consegnato sulla Luna dalla stazione interplanetaria Luna-17, ma le persone sono state informate del lancio di un altro razzo per “continuare l’esplorazione della Luna”. La radio sovietica parlò del rover lunare solo dopo il riuscito atterraggio sulla luna.

Inoltre, era previsto il lancio di due razzi, uno dei quali è di riserva, e se succede qualcosa al primo sulla Luna, l'astronauta dovrà raggiungere quello di riserva su un rover lunare! Dove dovrebbe adattarsi? È stato fornito un carrello e una volta, per i test, uno Zaporozhets è stato legato al rover lunare - e lo ha tirato con successo! Sulla Terra, ovviamente. A proposito, quando hanno scelto il sito di atterraggio, hanno utilizzato anche fotografie americane della Luna - e da dove vengono?