Apollo holdjáróAz Apollo–15 holdjárműve 1971-benLeírásFeladat Holdi szállítás Utasok 2 fő: parancsnok, holdkomppilóta MéretekMagasság1,14 mHosszúság 3,1 mSzélesség 1,8 mTengelytáv 2,3 mTömegekÜres tömeg 210 kg (a Holdon: 35 kg)Teljes tömeg 700 kg (a Holdon: 116 kg)MotorokLRV DC Motor (Egyenáram (DC) hajtotta motor x 4 db, egyenként 0,2 kWAkkumulátor(Ezüst – Cink) x 2 db 121 AhMűködési adatok Tervezett üzemidő 3 nap (78 óra) Hatótáv 90 km A holdjáró vázlatrajzaApollo holdjáró (NASA)Apollo LRV
Az Apollo holdjáró, vagy holdautó (angolul: Lunar Roving Vehicle, röviden: LRV, vagy Rover) egy az Apollo-program keretében gyártott űrjármű, amelyet az amerikai űrügynökség (NASA) megbízásából gyártottak és amelyek az űrhajósok Holdon való közlekedését oldották meg a három utolsó Apollo expedíción, a Hold tudományos kutatásának céljából. Először 1971. július 31-én vezették az Apollo–15 küldetés űrhajósai, így ez a példány (LRV–1) lett az első ember által vezetett terepjáró a Földön kívül. A Boeing fővállalkozásában – és a General Motors Pavlics Ferenc vezette alvállalkozásában – összesen négy darab holdjáró épült, amelyből három járt a Holdon.
Ez a kisméretű, kétüléses, elektromos hajtású, telepekkel üzemeltetett közlekedési eszköz egy funkcionális, lecsupaszított megjelenésű terepjáró, amely 3,1 méter hosszú volt és 210 kg saját tömeg mellett több mint 490 kg hasznos terhet tudott szállítani, szerény 14 km/h sebességgel, négy 0,2 kW-os villanymotorjának köszönhetően, nem újratölthető telepekkel. Műszakilag fejlett navigációs rendszerrel és eredeti kialakítású kerekekkel volt felszerelve. A rovert úgy tervezték, hogy a Hold talajának jellemzői nem voltak pontosan ismertek. Különösen nehéz környezetben (magas hőmérséklet, légkör hiánya, alacsony gravitáció, durva és laza terep) kellett működnie, amely nehezen lett volna reprodukálható a Földön. E korlátok ellenére nagyobb probléma nélkül teljesítette a rá háruló célokat.
A végül a holdjáróval végrehajtott három expedíció (Apollo–15, Apollo–16 és Apollo–17) során a rover lehetővé tette az űrhajósok számára a holdfelszíni munkájuk során, hogy jelentősen megnöveljék hatótávolságukat. További helyszíneket fedezhettek fel, és fejleszthették a Hold geológiájáról és kialakulásáról szóló tudásunkat.
Története
Korai elméletek
Az olyan szerkezetek, mint a holdjáró hosszú ideig csak a science fiction hatókörében voltak fellelhetők, így ennek az eszköznek az első említése Jerzy Żuławski lengyel szerző A Na srebrnym globie (Az ezüstgömbön) című regényében tűnik fel. Ez a képzeletbeli eszköz túlnyomásos kabinnal és elektromotorokkal szerelten rótta a Holdat és olyan képzeletbeli funkciókkal bírt, hogy például a kerekeit ki lehetett cserélni lábakra (vagy karmokra), amelyekkel a holdi dombokat, vagy más felszíni formákat mászhatta meg, miközben kb. 10 km/h sebességgel, azaz nagyjából a későbbi Apollo Roverek sebességével tudott haladni. Ezt követően mások is képzelegtek holdjárművekről. Tudományos igénnyel Konsztantyin Ciolkovszkij említi Vnye Zemlji (Távol a Földtől) c. munkájában egy holdjáró leírását.
A sci-fi világán túl arra, hogy az ember eljuthat a Holdra, csak a 19.-20. század fordulóján születtek meg az első tudományosnak tekinthető elméletek, ám ezek csak legfeljebb odáig terjedtek, hogy egy embert szállító űrhajó leszáll a Holdon – köztük Jurij Kondratyuk 1916-os munkája, amely a holdkompos megoldást javasolta és amellyel végül az amerikaiak sikerrel teljesítették a Holdra szállást –, arra, hogy ha már ott vannak a holdfelszínen az űrhajósok, akkor mit csinálnak és hogyan mozognak, csak jóval később születtek elméletek. Az első ilyen, tudományos igénnyel kidolgozott elképzelés Wernher von Braun és Willy Ley nevéhez fűződik, akik az űrkutatás amerikai népszerűsítésének szentelt munkájukban, a Collier's Weekly magazinban 1952-1954 között folytatásokban megjelent „Man Will Conquer Space Soon” (Az ember hamarosan meghódítja a világűrt) c. cikksorozatukban írták le részletesen egy holdexpedíció lehetséges menetét és a hozzá szükséges eszközök körét. Ebben a műben von Braun egy hat hetes holdexpedíciót körvonalazott, amelyben az űrhajósok két teljes holdi nappalt és egy holdi éjszakát töltöttek volna Földünk kísérőjén, és ezt az expedíciót egy 10 tonnás, daruval és hermetizált fülkével felszerelt traktor segítette volna a helyváltoztatásban és a felszerelések szállításában. Ennek az elképzelésnek állított tudományos konkurenciát Hermann Oberth, aki 1954-ben jelentette meg Man into Space (Emberrel az űrben) c. munkáját, amelyből később, 1959-ben jelent meg egy javított részmunka németül Das Mondauto (A holdautó) címmel, ám ez is von Braunéhoz hasonló monstrum volt 5 m átmérőjű gömbkabinjával és 18,5 méteres magasságával, 1654 kg-os tömegével és 150 km/h-ra becsült sebességével.
Ezt követően röviddel, 1956-ban jelent meg Mieczysław G. Bekker munkája a felszíni helyzetváltoztatásról. Bekker a mű megjelenésének idejében Michigani Egyetem professzora és a U.S. Army Tank-Automotive Command (USA Hadserege Tank-Gépjármű Parancsnokság) konzultánsa volt. A könyv elméleti kutatásokat publikált, amelynek részét képezte a holdi mozgás is és amely elméleti anyag később alapul szolgált a holdjárművek kifejlesztésekor is.
1959-ben a U.S. Army Ordnance Missile Command (USA Hadseregének Anyagi Szolgálata Rakéta Parancsnoksága) az alabamai Huntsville-ben elkezdett dolgozni a Project Horizon nevű tervén, amely egy holdbázis létrehozását célozta meg katonai célokra. Ebben a munkában is szerepelt egy holdjáró a maga 900 kg-jával, elektromos hajtásával és a később is legnagyobb bizonytalanságra, a talaj teherbíró képességére reflektáló lánctalpaival, illetve 80–240 km közötti hatótávjával. A NASA, majd a Marshall Űrközpont megalakulásával ennek a projektnek az emberállománya került át az űrhivatalhoz és lett felelős a később valóban megvalósult holdjáró tervezési munkájának koordinálásáért. Ezen mérnökcsapat tagja volt Georg von Tiesenhausen, aki a korábbi hadseregbeli munka továbbvitelével felállított egy elméleti alapvetést, vagy ha úgy tetszik követelményrendszert a leendő holdjárművel kapcsolatban, amelyben olyan javaslatok szerepeltek, mint a négykerekű, egyéni motorok általi hajtás, vagy a nem felfújható, rugalmas kerekek és amely a legtöbb végül megvalósult jellemzőre tett javaslatot 1960 táján.
Koncepciók az Apollo-programhoz
Az Apollo-program elindulásakor a teljes koncepció részét képezte az űrhajósok majdani holdfelszíni mozgásának kérdése is. Az erre vonatkozó tanulmányok, koncepciók kidolgozásának feladatát a Marshall Űrközpont kapta, amelynek vezetője az ebben a témában már magát exponált Wernher von Braun volt. A NASA ebbe a munkába több ipari szereplőt bevont, így a Lockheedet, a Bendixet, a Boeinget, a General Motorst, a Brown Engineeringet, a Grummant és a Bell Aerospace-t. Az 1960-as évek kezdetétől fogva így öltött sorban testet a Lunar Logistcs System (LLS – Holdi logisztikai rendszer), a Mobile Laboratory (MOLAB), a Lunar Scientific Survey Module (LSSM – Holdi Tudományos Felmérő Egység) és a Mobility Test Article (MTA – Mobil Teszt Példány). Erről az ipari együttműködésről 1964-ben számolt be Wernher von Braun a közvélemény számára a Popular Science magazin oldalain, ahol kifejtette, hogy a Holdra szállás során a NASA-nak szüksége lesz valamilyen holdfelszíni járműre is és ebben az irányban már megindultak a kutatások.
A kezdeti koncepciók idején a NASA még nem hozta meg végső döntését a Holdra szállás mikéntjéről, a LOR koncepcióról, ezért mindenki a rendelkezésekre álló elképzelésekből, elsősorban az EOR koncepcióból indult ki, azaz abból, hogy egy holdexpedícióhoz két Saturn V rakéta indítása szükséges: az egyik viszi a legénységet egy Lunar Surface Module (LSM – Holdfelszíni Egység) fedélzetén a Holdra, amely aztán a leszállás után majd hazatér a Földre, egy másik pedig egy teher LSM lesz, amely a felszerelést, az ellátmányt és a holdi közlekedéshez szükséges járművet szállítja a szomszéd égitestre. Ennek az elképzelésnek megfelelően az első holdjárók nagyméretű és nagy tömegű eszközök lehettek, mivel a felbocsátandó tömegre nagyobb limitek vonatkoztak. Ezen tervezési alapvetésekből kiindulva a Grumman és Northrop 1962 őszén elkezdte a saját, nagy, nyomás alatti kabinnal és minden kerékre saját elektromos motorral rendelkező járművének a tanulmányait elkészíteni, míg a Bendix és a Boeing is saját belső tanulmányokat indított a holdfelszíni jármű létrehozására.
A két irányon induló kutatásokban a Grumman és a Northrop részvételével a Marshall Lunar Logistics System (Holdi Logisztikai rendszer) projektjéhez készültek tervek. Ezek keretében egy nagyobb és egy kisebb rovert vettettek előre a tervezők, a nagyobb egy 3000 kg-os, míg a kisebb egy 1500 kg-os szerkezet volt. A nagyobbik rover két űrhajóst fogadott volna be és túlnyomásos kabinjában 30 napig lehetett fenntartani a megfelelő életkörülményeket az utasok számára, miközben a felfedezőutakhoz 450 km-es hatótávot biztosított, 14 km/h haladási sebesség mellett. A jármű 5,4 méter hosszú és 2 m széles volt, meghajtását a kerekenként elhelyezett elektromotorok adták, amelyek számára cseppfolyós hidrogént és cseppfolyós oxigént elegyítő üzemanyagcellák termelték az áramot. A kisebb rover 3,6 méter hosszú és 2,5 méter széles volt és a szintén túlnyomásos kabinja hét napig volt képes életben tartani két utasát, miközben 368 km távra tudta eljuttatni őket 9 km/h sebesség mellett. A meghajtást ugyanazon az elven kapta a jármű, mint a nagyobb testvére.
A Marshall Űrközpont egy másik projektet is beindított, Apollo Logistics Support System néven, ebben pedig a Bendix és a Boeing kapott meghívást 1964 júniusában, az előző projektjével hasonló témában, az űrhajósok holdi mozgásának elősegítésében. A kiírásban szereplő követelményrendszer után a MOLAB néven említett járműre hat hónappal a felhívást követően mindkét cég beadta elképzeléseit. A követelmények között szerepelt, hogy az eszköznek két űrhajós elhelyezéséról és életfeltételinek fenntartásáról kell gondoskodni egy 14 napos perióduson belül, így nem meglepő, hogy ez a két jármű is nagyméretű, nyomás alatti kabinnal bírt és míg a Bendix verziója 3060 kg-os volt a Boeingé 3650 kg-os. Ezen kívül a Bendix egy „hagyományos”, négy kerekű verzióval állt elő, ám a Boeing terve különleges volt, két részre osztották a járművet, a kabint is tartalmazó első szekcióra, vagy traktorra, amelynek négy kereke volt és egy hátsó szekcióra, egy kvázi utánfutóra, amelynek további kettő. Mindkét monstrumot kerekenként szerelt elektromotorok hajtották, amelyek üzemanyagcellából vették az elektromos áramot. A MOLAB megépítésére szerződés is született a két céggel, így a tanulmányok testet is öltöttek később. A prototípusok megépítését követően a szerződéseket kiterjesztették és a Marshall egy kisebb jármű iránt is megfogalmazta igényét, amely a Local Scientific Survey Module (Helyi Tudományos Felmérő Egység) nevet kapta és a követelmények között az szerepelt, hogy a lehető legegyszerűbb, kisméretű jármű legyen, amelyen űrruhában ülnek az űrhajósok – tehát nincs szükség túlnyomásos kabinra – és a jármű tömege a MOLAB egyhatoda legyen. Az így megszülető járműtanulmányokat nevezték el Mobility Test Article (Mobilitási Próbadarab) néven és ezek voltak az elsők, amelyek végre erősen emlékeztettek a később megvalósuló valódi Apollo Lunar Roverekre.