چگونه باتری‌های قمری‌نورد روی ماه کار می‌کردند و تقریباً از کار می‌رفتند

مقالات خودرویی
چگونه باتری‌های قمری‌نورد روی ماه کار می‌کردند و تقریباً از کار می‌رفتندهنگامی که سازندگان پیشرانه‌های جدید تولید می‌کنند، آن‌ها را اغلب در شدیدترین شرایط روی زمین آزمایش می‌کنند. برای مثال، رولز رویس اسپکتر تمام الکتریکی در معرض دمایی به 40- فارنهایت (40- درجه سانتیگراد) و تا 122 فارنهایت (50 درجه سانتیگراد) قرار گرفت، بنابراین مهندسان می‌توانند تعیین کنند که برد آن تا چه حد در حد مجاز است. این قرار گرفتن در معرض آب و هوای سخت برای BEV ها بسیار مهم است، زیرا باتری ها کارایی زیادی را در دمای انجماد یا سوزاندن از دست می دهند. با این حال، هیچ آب و هوایی در زمین وجود ندارد که با شدت ماه مقایسه شود. 250 درجه فارنهایت (120 درجه سانتیگراد) در روز، -200 درجه فارنهایت (-130 درجه سانتیگراد) در شب، و این در مناطق معتدل ماه است. پس چگونه ناسا موفق شد یک ماه نورد الکتریکی بسازد که بتواند در چنین شرایط سختی کار کند، در تمام طول دهه 1970؟ یک اسب بخار بسیار گران قیمت اگرچه یک وسیله نقلیه مأموریت ماه از همان ابتدای برنامه آپولو در دست ساخت بود، اولین ماه نورد - که رسماً به عنوان وسیله نقلیه روینگ ماه (LRV) شناخته می شود - تا چهارمین فرود انسان روی ماه، آپولو 15، در سال 1971 به فضا پرتاب نشد. اهداف نهایی برای LRV ساده بود: افزایش منطقه ای که فضانوردان می توانند کاوش کنند و کمک به حمل سنگ های ماه به فرودگر ماه. با این حال، پرواز فضایی راهی برای ایجاد خواسته های ساده و چالش برانگیز دارد. نیاز به کاهش وزن LRV مستلزم ساخت فوق العاده با تکنولوژی بالا بود. استفاده آزادانه از آلومینیوم و تیتانیوم باعث شد وزن محدود LRV به تنها 460 پوند یا تقریباً نصف وزن یک گاری گلف معمولی کاهش یابد. با وجود این، بار آن بیش از 1000 پوند بود. برای قرار دادن روی ماژول فرود ماه باید تاشو می بود. وقتی آماده پرتاب شد، تا 20 اینچ ضخامت تا شد. چرخ‌های توری فولادی با روکش روی داشت که می‌توانستند تغییر شکل داده و به شکلی برگردند، به جای اینکه خم شوند یا خم شوند، تا از وزش بر روی سنگ‌های پرتگاه جلوگیری کنند. مهندسان به آن چهار چرخ متحرک و چهار چرخ فرمان مستقل برای حداکثر کشش و قدرت مانور دادند. نیاز به انرژی حداقل بود، زیرا LRV در میدان گرانشی سبک تر ماه فقط 76 پوند وزن داشت. به این ترتیب، مجموع قدرت آن 1 اسب بخار (75/0 کیلووات) بود که از طریق چهار موتور DC سری پیچ‌دار یک چهارم اسب بخاری (یکی در هر چرخ) تامین می‌شد. هر موتور محرک هارمونیک خاص خود را با کاهش دنده 80:1 داشت تا گشتاور و پاسخ را بهبود بخشد. بدنه موتور تا 7.5 PSI تحت فشار قرار گرفت تا از ورود گرد و غبار به داخل محفظه ها و خراب شدن برس ها جلوگیری شود. حداکثر سرعت رسمی آن 8 مایل در ساعت بود، اگرچه در طول آپولو 17 زمانی که فضانورد یوجین سرنان آن را از یک تپه با محموله کاملی از صخره های ماه پایین آورد، 11 مایل در ساعت شکست. در ابتدا، بودجه LRV فقط 19 میلیون دلار بود. بیش از حد هزینه، آخرین معامله را به 38 میلیون دلار رساند و آن را به بدترین معامله دلاری به ازای هر اسب بخار در تاریخ تبدیل کرد. اولین درایو: بوئینگ/خودروی قمری دلکو 1971 از آنجایی که LRV کم مصرف بود، به جای باتری بزرگ و با ظرفیت بالا، به یک بسته باتری سبک و جمع و جور نیاز داشت. از آنجایی که قرار بود یک ماشین یکبار مصرف باشد (هر سه LRV که تا به حال به ماه برده شده اند هنوز روی آن پارک شده اند)، باتری ها نیز نیازی به شارژ شدن نداشتند. به این ترتیب، یک جفت باتری 36 ولتی 4.1 کیلووات ساعتی نقره-روی مورد استفاده قرار گرفت - که فاصله زیادی با بسته باتری های 80+ کیلووات ساعتی خودروهای مدرن دارد. باتری‌های زینک نقره‌ای فقط به مقدار کم قابل شارژ هستند و بین 10 تا 50 چرخه دوام دارند. با این حال، آنها قبل از توسعه سلول‌های لیتیومی بالاترین چگالی انرژی را در بین باتری‌های موجود داشتند، در حدود 220 Wh/kg (در مقایسه با 270 Wh/kg لیتیوم یون مدرن). برای کاربردهای یکبار مصرف، آنها در دهه 1970 بی نظیر بودند. در نتیجه، نقره روی به عنوان استاندارد طلایی برای باتری های هوافضا در ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی عمل می کرد. مجموع برد قابل استفاده از جفت باتری در طول کارکرد عادی 57 مایل بود که یک باتری به چرخ های جلو و یک باتری به چرخ های عقب انرژی می داد. طراحی دو باتری برای افزونگی ساخته شده است، بنابراین اگر یکی از باتری ها از بین برود، باتری دیگر همچنان می تواند کل LRV را تامین کند. این محدوده قابل استفاده ایمن را کاهش داد. برنامه ریزان ناسا همچنین به فضانوردان اجازه نمی دهند در صورت خرابی کامل، LRV را بیشتر از آنچه که می توانند راه بروند از فرودگر دور کنند. این آن را به شعاع شش مایلی عملیات محدود کرد. دورترین LRV که تا به حال در یک ماموریت رانده شد، آخرین فرود سرنشین دار ماه، آپولو 17 بود، جایی که فضانوردان در طول سفر سه روزه تقریباً 22 مایل را طی کردند (شامل یک رانندگی مداوم 12 مایلی). چارلز دوک، فضانورد (و راننده مریخ نورد) چند دهه بعد در مصاحبه ای با Wired به یاد می آورد که در آپولو 16، علیرغم رانندگی LRV بیش از 15 مایل، «حتی به تمام شدن انرژی نزدیک نشدیم». آینه، آینه، در LRV، کی از همه داغتر است کنترل دما، به طور غیر منتظره، چالش برانگیز بود. باتری‌های روی نقره‌ای در دماهای سرد عملکرد ضعیفی دارند، اما LRV فقط برای استفاده در طول روز قمری 15 روزه زمین در نظر گرفته شده بود، که به این معنی بود که محافظت از آنها از گرمای بیش از حد نگرانی اصلی بود. سطح ماه خود می‌تواند در طول این دو هفته به دمای گرم‌تر از آب جوش برسد، اما از آنجایی که ماه جو ندارد، دمای محلی به شدت متفاوت است و در درجه اول توسط زمان صرف شده مستقیم در نور خورشید تعیین می‌شود. حداکثر دمای کارکرد باتری 125 درجه فارنهایت (52 درجه سانتیگراد) و حداکثر دمای ماندگاری 140 درجه فارنهایت (60 درجه سانتیگراد) بود که در صورت قرار گرفتن بیش از حد طولانی در روز روشن، به سرعت از آن فراتر می رفت. این به راحتی در طول حمل و نقل حل شد: LRV به صورت صاف در قسمت بیرونی فرودگر ماه ذخیره می شد. کاوشگر در حین چرخش به دور ماه به آرامی مانند جوجه جوجه گردان می چرخید و نور مستقیم خورشید را به طور مساوی در هر طرف توزیع می کرد و دما را قابل کنترل نگه می داشت. با این حال، در سطح ماه، هیچ پنهانی از اشعه های خورشید وجود نداشت و باتری ها به سرعت از حد 140 درجه فارنهایت خود فراتر می رفتند. برای حل این مشکل، به هر دو باتری رادیاتورهای غیرفعال داده شد. مهندسان به جای استفاده از یک سیستم خنک‌کننده مایع فعال سنتی، از آینه‌های سیلیس ذوب شده برای بازتاب هر چه بیشتر نور و حذف گرما تا حد ممکن استفاده کردند. هنگامی که LRV در حال حرکت بود، آینه ها با یک سپر گرد و غبار پوشانده می شدند تا از پوشاندن خاک بسیار ریز ماه روی آینه ها جلوگیری شود که توانایی آنها در بازتاب نور و تابش گرما را از بین می برد. تام هنکس با تنش در حال رانندگی با یک ماه نورد (یا آپولو 16) این کار ... تا حدی. در آپولو 15، سفرهای کوتاه و زاویه کم خورشید، باتری ها را در دمای معمولی نگه داشت، اما در آپولو 16، مکان فرود دمای بالاتری داشت. بدتر شدن اوضاع، یک تصادف زودهنگام باعث شد LRV یک گلگیر را از دست بدهد. یک دم خروس از گرد و غبار ریز مریخ نورد را هر کجا که می رفت دنبال می کرد و همه چیز از جمله آینه ها را پوشانده بود. باتری‌ها حتی پس از برداشتن سپرهای حرارتی و پاک کردن آینه‌ها از خنک شدن در بین درایوها خودداری کردند، زیرا خاک ماه گرما را بیش از حد کارآمد حفظ می‌کرد. باتری‌ها را می‌توان با پارک کردن LRV در سایه کمی خنک کرد، اما اگر برای مدت طولانی در سایه بماند، سرمای شدید دیگر اجزای الکتریکی را از بین می‌برد. ماموریت کنترل فضانوردان را مجبور می‌کرد تا از یک باتری به باتری دیگر برای تامین انرژی سوئیچ کنند و سعی کنند هر یک را برای مدت طولانی‌تری خنک کنند. با وجود این، در آخرین سفر در روز سوم آپولو 16، باتری های LRV از حداکثر دمای بقای خود فراتر رفتند و در پایان ماموریت به 143 فارنهایت (62 درجه سانتیگراد) رسیدند. خوشبختانه باتری‌های LRV با وجود دمای سوزان به خوبی کار می‌کردند و هیچ فضانوردی مجبور نشد به خانه برود. در آپولو 17، کنترل دقیق گرد و غبار و پارک LRV دورتر از ماژول فرود قمری - که مقادیر زیادی گرما را ساطع می کرد - دمای باتری را در محدوده قابل قبول نگه داشت. به آرتمیس و فراتر از آن در حالی که ناسا بازگشت بشریت به ماه را با پروژه آرتمیس برنامه‌ریزی کرده است، هیچ صحبت رسمی در مورد اینکه کدام خودرو در مرحله بعدی قرار خواهد گرفت، وجود ندارد، اگرچه رقبای زیادی وجود دارند که یکی از آنها پروژه مشترک جنرال موتورز و لاکهید با موتور اولتیوم است. در حالی که آینده Ultium هنوز در هواست، احتمالاً هر وسیله‌ای که بعد از آن ماه را طی کند، از باتری‌های لیتیوم یونی درست مانند خودروهای برقی زمینی با استراتژی‌های مدیریت دما مشابه استفاده خواهد کرد. این احتمال وجود دارد که مریخ نورد جدید از قابلیت های کنترل از راه دور نیز برخوردار باشد، مانند کاوشگر کاوشگر ماه ناسا VIPER که قرار است اواخر امسال پرتاب شود. تنها چیزی که مهندسان همچنان باید با آن مبارزه کنند، مهم نیست که چه باشد؟ گرد و غبار ... گرد و غبار هرگز تغییر نمی کند. Lunar Rover تویوتا طرح مفهومی Baby Lunar Rover را با طراحی لندکروز FJ40 نشان می دهد گروه موتور هیوندای برای ماه عکس می گیرد و شروع به ساخت لونارروور می کند

نظرات

name
email
کد را وارد کنید: *
عکس خوانده نمی‌شود
جستجو
منوی اصلی
پشتیبانی

شما میتوانید از طریق چت آنلاین و یا تماس تلفنی بصورت رایگان از کارشناسان ما مشاوره بگیرید

دستیار هوشمند - آنلاین

سلام
من دستیار هوشمنده خودرو شاپ هستم

میتوانم به تمام سوالات شما در مورد انواع خودرو ها پاسخ بدهم
و یا در مورد بخش های مختلف وب سایت شما را راهنمایی کنم