NASAアポロ計画 月面車(LRV)
- 全長:122inches (310cm)
- 全幅:6ft (183cm)
- ホイルベース:90inches (230cm)
- 重量:地球上:462pounds(209kg) 月面上:77pounds(35kg)
- 最低地上高:14inches (35.5cm)
- 最小回転半径:10ft (305cm)
- 最高速度:8.7mph (14km/h)
- 動力:36V 銀亜鉛バッテリx2台、DCモータx4台
- 走行距離:約57miles (92km)
- 製造:BOEING Company Space Center Seattle, Washington. General Mortors Delco Electronics Division's Santa Barbara Operation California. (ナビゲーションシステム:BOEING Company Aerospace Group Electronics Organization)
開発
月面車(Lunar Roving Vehicle:LRV)は、NASAマーシャルスペースフライトセンターの依頼で、 ボーイングとその子会社であるGeneral MortorsのDelco Electronics Divisionにより開発された。 なお、アポロ11号が月着陸に成功した1969年頃には、1人乗りの月面バイクも研究されていた。 また、アポロ15号で月に運ばれたLRV-1の前に、下記のような8台のテスト車が生産された。
- フルスケールモックアップ:デザインの検証用
- LM-LRV:LMに搭載時、その構造に対する影響を調査する。
- 1/6重量ユニット:LMから取り降ろすためのメカニズム開発用(2台)
- モビリティテストユニット:ドライブシステムの開発用
- 地上走行用ユニット:地球において飛行士が操縦訓練を行うためのユニット。製造:Delco Electronics.
- 強度試験用ユニット:構造上の弱点などを調査する。
- 性能試験用ユニット:真空、高温・低温、振動など、月面の環境に耐えられることをテストする。
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LRV-1は、月面車の開発がボーイングに決定してからわずか17ヶ月後の1971年3月14日にNASAに出荷された。 これはアポロの各ユニット(CSMから宇宙服まで)がどれも開発開始から出荷まで軒並み50-60ヶ月かかっていることを考えると、驚異的な速さであったといわれている。
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性能
月面車は、2名の宇宙飛行士とその生命維持装置、それに約340ポンドの科学実験機材、 月面から採取したサンプルなど、地球上で総計1140ポンド(約517kg)の貨物を輸送する能力がある。 これは自重の約2倍に当たり、一般的な乗用車が自重の半分の貨物しか搭載できないのとは対照的である。 また利用可能時間は月面の日中において約78時間である。
地上走行能力は、停止状態から1フィートの高さの障害物を乗り越え、また28インチの溝を乗り越えることが出来る。 さらに貨物を搭載した状態でも25度の傾斜を登ることが出来、パーキングブレーキは35度の傾斜でも駐車させることが出来る。 最大荷重時にピッチ、ロールとも最大45度まで傾斜しても走行可能である。
アポロ15号では最高で時速14キロ、16号では時速17キロの速度を記録した。
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構造
シャーシのフロアパネルはアルミの波板で造られている。 シャーシの地上高は、ダンパーによって、空車時17inch、フル積載時14inchに保たれる。 このシャーシの上に、横並びに2つのシートが設けられている。 この座席はアルミチューブのフレームにナイロンを張って造られており、飛行中は折り畳み椅子のように畳まれている。 フットレストもシャーシの中央にベルクロストラップで固定されており、使用時はこれを展開する。
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月面車のホイールは金属ワイヤーを編んで造られており、トレッド面には山形の板が並べられている。 各ホイールには、それぞれ独立したモーター、ブレーキ、減速機(harmonic drive reduction unit)からなる動力ユニットが接続されている。 また、各ホイールにはグラスファイバー製のフェンダーが取り付けられている。 このフェンダーの一部は着脱式となっていて、月面で展開後に飛行士が取り付ける。
各モーターは36V直流ブラシ型で、それぞれ1/4馬力の出力を持っている。 各モーターには温度センサーが組み込まれていて、制限温度を超えたときは自動的にモーターが停止する。 減速機はモーターの回転を80:1に減速出来、飛行士はギヤシフトを行う必要がない。 ブレーキは機械式で、ハンドコントローラーからケーブルで制御される。
ステアリングシステムは前輪と後輪に独立して組み込まれている。 通常は前輪、後輪両方のステアリングシステムを使う(4WS)が、どちらか一方が故障したら、もう一方だけで走行を続けることが出来る。 なお、車輪は外側に22度、内側に50度傾けることが出来る。
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前方シャーシにはこのほかに、ジャイロ(DGU:DIRECTIONAL GYRO UNIT)と シグナルプロセッシングユニット(SPU:SIGNAL PROCESSING UNIT)が搭載されている。 DGUはLRVの方向と月の北の方向を知るためのガイドとして使用される。 またSPUは、デジタルおよびアナログコンピュータの機能を持っている。 各機器は、幾重にも重ねたアルミ箔・マイラーとナイロンネット断熱カバーで覆われ、外側には白いベータクロスがかぶせられている。 SPUとDGUから発生した熱は、アルミの導熱ストラップを介して、可溶性のヒートシンクとバッテリに蓄えられる。 そして月探査の終了後、飛行士がバッテリ上部のファイバーグラスのダストカバーを開けると、可溶性のシリカ放熱器が現れ、放熱が始まる。 バッテリが最低運用温度の華氏約45度まで下がると、カバーは自動的に閉じる。
運転の仕方
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コンソール(Control and display console)
コンソールは、上部のナビゲーション部と、下部の制御スイッチ、モニター表示部に分かれている。 下記のような機器が搭載されている。
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- 統合位置表示器 INTEGRATED POSITION INDICATOR(IPI) / 方向インジケータ HEADING INDICATOR
- 月の北に対して、LRVの向いている方向を示す。
- LMインジケータ BEARING INDICATOR
- LMの方向を示す。
- 走行距離インジケータ DISTANCE INDICATOR
- 走行距離が0.1キロ単位で加算表示される。 これは、車輪のスリップを考慮し、4つの車輪の中で3番目に速いオドメーターの情報が使用される。
- LM距離インジケータ RANGE INDICATOR
- LMからの距離を表示する。
- 姿勢インジケータ ATTITUDE INDICATOR
- LRVのピッチとロール角を表示する。ピッチ角を+-25度の範囲で表示する。 また、計器自体を前方に回転させると、ロール表示が現れる。 これらの計器は飛行士自身によって読み上げられ、ヒューストンに報告される。
- 太陽方角測定器 SUN SHADOW DEVICE
- 太陽に対して、LRVの向いている方向を示す。 この情報は定期的にジャイロの誤差をチェックするために使用される。 この装置を規定の位置に立ち上げると、日時計のように目盛りに影が落ちる。 この目盛りを飛行士が読みとってヒューストンに報告する。
- 速度計 SPEED INDICATOR
- LRVの速度を時速0~20kmの範囲で表示する。 これは右後車輪のオドメータ情報を利用して表示する。
- ジャイロ調整スイッチ GYRO TORQUING SWITCH
- ナビゲーションジャイロの調整を行う。 スイッチを右に倒すと方向目盛りが反時計回りに回転する。 スイッチを左に倒すと方向目盛りが時計回りに回転する。 月面探査の開始時、および探査中定期的に、太陽方角測定器(SUN SHADOW DEVICE)や 姿勢インジケータ(ATTITUDE INDICATOR)の値と比較して調整される。
- ナビ電源サーキットブレーカー NAV POWER CIRCUIT BREAKER
- メインバスとナビゲーションサブシステムの間の接続をON/OFFする。
- システムリセットスイッチ SYSTEM RESET SWITCH
- BEARING/DISTANCE/RANGEの各インジケータのデジタル表示をゼロにリセットする。 月面探査の開始時に、このスイッチを押して各表示をリセットする。
- 電源セクション POWER SECTION
- バッテリとメイン電源バス、外部電源コネクタとの間のサーキットブレーカー、 およびパルス幅変調器への+-15V直流電源である。 モーターなどの各負荷は4つのメインバスを介して、2つのバッテリのいずれにも接続することが出来る。
- ステアリングセクション STEERING SECTION
- 2つのステアリングモーターのサーキットブレーカーとスイッチ。
- ドライブパワーセクション DRIVE POWER SECTION
- 各車輪の、4つのドライブモーターのサーキットブレーカーとスイッチ。
- ドライブイネーブルセクション DRIVE ENABLE SECTION
- 各車輪の、4つのドライブモーターを、2つのパルス幅変調器(PWM1/PWM2)の どちらに接続するかを指定するスイッチ。
- 電源・温度モニター POWER/TEMPERATURE MONITOR
- 電源の状態と、モーター、バッテリの温度を監視する。 バッテリの電流と電圧は同じメーターに表示される。 この電流と電圧の表示は"volts-amps"スイッチで切り替える。 またモーターの温度計は"FORWAED-REAR"スイッチで、前輪、後輪の表示を切り替える。
- 警告灯 CAUTION AND WARNING SYSTEM
- どれか一つのバッテリまたはモーターのオーバーヒートが発生すると コンソールの上にマグネットで折り畳まれている「アラーム」パネルがスプリングで立ち上がる。 そしてサーキットブレーカーが切断される。
展開システム DEPLOYMENT SYSTEM
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展開後の作業
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走行中には高利得アンテナは固定されている。このためテレビ通信はLRV停車中のみ可能である。 一方音声通信は低利得アンテナを使用するため、走行中でも可能である。
各EVA(船外活動)の終わりには、LRVはLMから見える位置に置き、放熱器を展開して、電源を止めた上で駐車する。
月面車の模型
このページに掲載されている月面車の模型の写真は、 米国EVAモデルの1/32スケール、レジン製組み立てキットを撮影したものです。 総部品点数は120個にもなる本格派の精密模型です。 アポロ・マニアックスでは、米国EVAモデルと提携して、 日本語版解説書と月面車写真集CD-ROMをつけて販売していました。 しかし残念なことに、オーナーの死去に伴いショップも閉鎖されました。現在は入手不能の幻のキットです。
Drawings
関連ドキュメントダウンロード
関連書籍・ビデオ
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Lunar Rover Manual: 1971-1972 (Apollo 15-17; LRV1-3 & 1G Trainer)
Haynes Publishing UK 2012/12/1 3,668円
Continuing the popular Haynes Owners' Workshop Manual space series, which currently comprises Apollo 11 Manual and NASA Space Shuttle Manual, this unique book provides an insight into the only car ever built to be driven on the surface of another world. With a Foreword by the first Apollo astronaut to drive it on the Moon, Dave Scott, and published to coincide with the 40th anniversary of mankind’s final drive on the Moon in December 2012.
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Apollo Lunar Roving Vehicle Operations Handbook
Periscope Film LLC 2012/1/1 3,339円
Developed in only 17 months at a cost of 38 million dollars, the Lunar Roving Vehicle (LRV) greatly expanded the survey range of the astronauts on Apollo 15, 16 and 17. Designed to operate in the low-gravity vacuum of the Moon, the LRV boasted an ingenious design that allowed it to be folded up and stored inside the Lunar Module. It would then be deployed using a system of pulleys and brake reels. The LRV's frame was made of aluminum alloy 2219 tubing assemblies, giving the vehicle a fairly small mass of 210kg but allowing it to carry up to 490kg on the lunar surface.
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Lunar and Planetary Rovers: The Wheels of Apollo and the Quest for Mars
Springer-Verlag 2006/8/1 USD39.95
The Wheels of Apollo and the Quest for Mars fills a need for a complete history of the Lunar Roving Vehicle used on Apollo 15, 16 and 17, drawing on many photographs never before published. It will also tell the story of the successful robotic rovers used on Mars, and will conclude with a description of the new designs of rovers planned for The New Vision for Exploration now underway at NASA. In the Introduction, Anthony Young discusses the influence of art and images in both books and magazines that sparked interest in manned space travel. The Cold War launched the Space Race between the United States and the Soviet Union and the Mercury, Gemini and Apollo missions are provided in overview as a prelude to following chapters.