A Google Lunar X-prize észlelhetően egyre nagyobb nemzetközi visszhangot és érdeklődést kelt. Szinte hónapról hónapra újabb magánvállalkozások jelentkeznek a világ minden tájáról, hogy ringbe szállnának a húszmillió dolláros díjért, azaz még 2013 előtt, önerőből, saját fejlesztésű automata rovert juttatnának a Holdra. A kihívás valamiért olyan vonzó, hogy immár Romániában is (!) komolyabb tervezgetésbe fogott egy ambiciózus csoport. Ám ettől függetlenül is elmondható, hogy napjaink naprendszer-kutatási programjaiban a mobil bolygófelszíni űreszközök jelentős térnyerése figyelhető meg. Gondoljunk csak a naponta szenzációs képeket továbbító Spirit és Opportunity marsroverekre, vagy az ESA ExoMars programjához épülő Pasteur-re!
    Épp ezért úgy gondoltam, hasznos és érdekes volna felidéznünk, hogy hogyan születtek minden idők legelső villanyterepjárói, melyek egy idegen égitesten kalandoztak, és milyen problémákkal kellett tervezőiknek megbirkózniuk. Ráadásul éppen az is a cikk apropójául szolgálhatna, hogy harmincöt évvel ezelőtt dolgozott a Lunohod-2 a Holdon, mely mindmáig az utolsó keréknyomokat hagyta égi kísérőnkön. Reméljük ezt a címet minél hamarabb elhódítják tőle!

 

Az első komolyabb asztronautikai tárgyú kiadvány, mely magyar nyelven napvilágot látott, nyilvánvalóan az Élet és Tudomány kiskönyvtár sorozatának Az űrhajózás című könyvecskéje 1957-ből. Bizony, még az első Szputnyik előtt adták ki és igen-igen szórakoztató valamint tanulságos manapság olvasgatni. Jómagam is boldog tulajdonosa vagyok egy példánynak; egy hajléktalantól vásároltam a népligeti aluljáróban néhány éve, ha jól emlékszem „eccázasé”. Egy szó, mint száz, ebben leltem rá szerintem a legkorábbi olyan elképzelésre, amely valami olyasmiről szól, amit manapság rovernek hívunk. Két szovjet tudós, J. Hlebevics és V. Likov holdi „tanklaboratórium” tervéről van szó. Hadd idézzem:

„…(a Holdra történő) leszállás után megnyílik a rakéta ajtaja, és kigördül belőle egy önműködő műszerekkel és televíziós adóval felszerelt közepes nagyságú, hernyótalpas tank. Mozgását a földről rádió útján irányítanák, hajtóanyaga kb. 300 km-es út megtételére elegendő (nem viccelnek. – H-FC). Közben filmeket készít majd a holdfelület jellegzetes alakzatairól, és műszerei segítségével vizsgálja a felszín fizikai állapotát, kőzeteinek összetételét stb. Mindezt televízión, illetve rádión keresztül közvetíti a földi megfigyelő állomások felé. A zavarmentes képtovábbítás természetesen nehéz probléma ilyen távolságból, de végrehajtásának elvi akadálya nincs.”

Erősebb idegzetűek számára egy korabeli szovjet úttörőmagazin-képregény stílű illusztrációt is közöl a forrás, amelyen már egy – szerintem Charles Simonyira megszólalásig hasonlító –  proto-kozmonauta is felbukkan, habár utas ebben a tervben a föntebbi idézet szerint nem szerepelt. (Sejthetjük, milyen asszociációk ébredhettek az ilyen képek láttán az Élet és Tudomány kiskönyvtár olvasóiban néhány hónappal azután, hogy hasonló „űreszközök” özönlötték el Budapestet, ugyanazon országból.)

 

1. kép: „Szovjet tanklaboratórium a Holdon.”

Hogy a tanklaboratórium-terv mennyiben tekinthető a későbbi holdjáró-koncepciók tényleges ősének, az talán örökre rejtély marad. Ami viszont tény, hogy Koroljov, a szovjet hordozórakéták és űrhajók főkonstruktőre 1963-ban, az emberes holdutazás lehetőségeit vizsgáló esettanulmányában már szerepeltet egy automatikus, kerekeken guruló holdfelszíni állomást. Ennek célja az emberes expedíciók leszállóhelyének előzetes felderítése és pontos kijelölése lett volna, majd az űrhajósok útja során mintegy „rádió-világítótoronyként” segítette volna a szovjet ember holdraszállását. Ember tervez...

Ám a nemzetközi helyzet (mely, mint tudjuk, fokozódik) és a szovjet űrprogram is komoly változásokon ment át 1964 és 1966 között. Hruscsovot, a pártfőtitkárt puccsal távolították el az ország éléről Brezsnyevék, akik már nem láttak annyi fantáziát az emberes űrutazásokban. Nem csoda, hogy ebben az időszakban a NASA tíz űrhajót küldött fel, míg a Szovjetunió csak kettőt. Ráadásul a zseniális főtervező-főszervező Koroljov, aki nélkül a korábbi űrsikerek nemigen jöhettek volna létre, 1966-ban meghalt.

Viszont éppen ekkor sikerült először simán letenni egy űrszondát, a Luna-9-et a Hold felszínére! Koroljov korábbi helyettese, az ötven éves Georgij Nyikolajevics Babakin tervezőirodájában pedig már készültek a következő generációs holdszondák, a holdrobotok tervei. Az 1965-ben újrafogalmazott szovjet naprendszerkutatási programban helyet kapott a holdjáró (oroszul Lunohod) is, és belekerült az akkori idők legkomplexebb űrszonda-javaslata, mely egy olyan eszközt vizionált, amely automatikusan leszáll a Holdra, fúrással magmintát vesz a talajból, majd hazahozza azt a Földre. Ez a korabeli viszonyok között példátlan kihívásnak számított!

 

Fejlesztés

Először is az egész hóbelevancnak le kellett szállnia valahogy a Holdra: a Luna-9 és 13 pattogó gumilabdák belsejében értek Holdat, de nagyobb szondáknál ez nem működhetett. A NASA Surveyor szondái viszont hidraulikus teleszkóplábakon huppantak le a felszínre, és hogy, hogy nem, a szovjet mérnökök ceruzájának hegyén is cső ugyanolyan design szökkent ki. (Ráadásul átvették az emberes holdprogramba is, így az orosz holdkompra is fölkerült, bár az sohasem repült.) A lábak, a leszálláshoz szükséges hajtómű a hozzávaló üzemanyag-tartályokkal, valamint a leszállóradar és a fedélzeti számítógép alkották a holdrobotok szabványosított alsó részét, a leszálló fokozatot. Ez tehát egy komplett, önálló űreszköz volt, függetlenül attól, hogy rovert, vagy éppen mintaszállító Hold-Föld rakétát szereltek a tetejére.



A programban részt vevő geológusok ragaszkodtak ahhoz, hogy a Hold felénk néző oldalán bárhova, akármilyen biztonságos és érdekes helyre elküldhessék űrszondáikat. Kiderült viszont, hogy az akkori irányítástechnika mellett pontos célba juttatás nem lehetséges akkor, ha a robotokat közvetlenül rálövik a Holdra (mint korábban, „nemzetiségtől” függetlenül az összes landert). Ehelyett előtte körpályára kell állítani a Hold körül, ami természetszerűleg még több hajtóanyagot, és még nehezebb szondákat jelentett.

A Lunohod maga is olyan újfajta megoldásokat igényelt, melyekre az azt megelőző űrszondás küldetéseken sosem volt szükség. A holdjáró névleges felszíni működési időtartamát három holdi napban (három földi hónap) szabták meg, ennyi idő ugyanis kell egy terep tisztességes geológiai felderítéséhez. A korábbi szovjet holdszondák jóval rövidebb ideig működtek, akkumulátorokról. A Lunohod esetében viszont csakis a napelemek alkalmazása jöhetett szóba. Ezzel kapcsolatban is voltak persze problémák. Például, ha a napcellák a leszálló fokozatra pakolt rover tetejére kerülnének (márpedig hova máshova), akkor a hajtómű által felkavart holdpor könnyen beboríthatja őket, ami akár durván lecsökkenthetné a teljesítményt és küldetés-kritikussá válhat.

A hosszú élettartammal kapcsolatos másik probléma, hogy a három holdi nap legalább kettő holdi éjszakát is magában foglal (melyek két földi hétig tartanak, ugye). Ilyen alkalmakkor a rover nyilván alszik majd egyet. A baj csak az, hogy amikor a nappali +150 °C-ról a hőmérséklet minden átmenet nélkül leugrik –150 °C-ra, a berendezések hajlamosak örökre lehunyni pici szemüket. Ezért lett a Lunohod teste egy óriási, magnéziumötvözetből készült kutyaközönséges duplafalú termosz. Kinézetre pedig leginkább kukta (édesapám véleménye szerint). De ez még így sem elégséges a hideg éjszakák átvészeléshez, úgyhogy az egyenletes belső hőmérséklet biztosítása végett gázt kellett cirkuláltatni a bödön belsejében, azt pedig nem mással, mint Plutonium-210 izotópos hőforrással melegíteni. Így azonban kis matekozás után kiderült, hogy nappal, amikor meleg is van, a napcellák is töltik az akksikat, meg a műszerek is dolgoznak, (például a jókora röntgentávcső, amit a moszkvai asztrofizikusok szereltek a bödönbe), sőt a Plutónium is bomlik, nos, akkor a kukta tartalma könnyen megfőhet.
 
A megoldás, melyet Babakinék e bonyolult problémák megoldására találtak attól nagyszerű, hogy a lehető legegyszerűbb: Napközben vegyük le a kukta fedelét! Ezzel a kétrétegű termosz-tető alatt szabaddá válhat egy hősugárzó felület, amelyen a bödönben termelt többlet hőt ki lehet ereszteni. Éjszakára pedig csukjuk vissza a fedőt. És! Akkor már miért ne helyeznénk a napelemeket is a fedő belső oldalára!? Ha lecsukott tetővel szállunk le a Holdra, biztosan nem lesznek porosak a cellák. Ráadásul a nyitó-csukó motort arra is használhatjuk, hogy a napelemtáblát mindig a Nap felé fordíthassuk, akármilyen alacsonyan is jár. Zseniális. (3. kép)   



És valóban, a konstrukció olyan jónak bizonyult, hogy mintegy melléktermékként kipottyant belőle a nehéz Hold-orbiter gondolata is, mely lényegében a következő: Végy egy szabvány leszálló fokozatot (2. kép), és vedd le a lábait! Biggyessz a tetejére egy Lunohod-bödönt kerekek nélkül! És ezzel kész is a Hold körüli pályáról csodálatos panorámaképeket készítő, és más fontos méréseket végző rendkívül szovjet stílusú bolygóközi állomás (4. kép).

     
A felszínen azonban nincsen rover futómű nélkül, s ezt jól tudták Babakinék is. Lett is a Lunohodnak nyolc, könnyű fémrácsból készült kereke, mindegyik külön motorral, felfüggesztéssel és elektromágneses tárcsafékkel. Fordulni külön kormányberendezés nélkül, a jobb és baloldali kerekek különböző sebességű és irányú forgatásával lehetett. A kerékrendszert a Krím-félszigeten tesztelték 1968-ban, teljes sikerrel (5. kép).



Az igazán nagy kihívást a holdjáró távirányítása jelentette. A roveren négy TV kamera kapott helyet: három panoráma- és egy, magasabban elhelyezett navigációs telefotó-rendszer. Utóbbi 3,2 másodpercenként tudott egy képet továbbítani az irányítóközpontba. Ez nagyjából annyi idő, amennyi ahhoz kell, hogy a fénysebességgel terjedő rádiójelek oda-vissza megtegyék a Hold-Föld távolságot. Tehát a rover földi vezetője ennyivel kellett, hogy előre gondolkozzon, mikor kiadott egy utasítást. Az irányítást a holdi csalóka látásviszonyok is nehezítették: légkör híján nincs levegőperspektíva, ami megkönnyítené a tereptárgyak távolságának megbecslését, és nincsenek fák, vagy eldobált flakonok, amikhez esetleg a dombok, sziklák méretét viszonyítani lehetne. Ezért is kellett beépíteni „önkontrollt” a Lunohodba; valahányszor a szerkezet dőlése egy előre meghatározott veszélyes értéket elért vagy meghaladott, a kerekek automatikusan befékeztek.
Az irányíthatóság és a napelemekből nyerhető teljesítmény határozta meg a holdjáró névleges sebességét, pontosabban sebességeit, ugyanis kétféle üzemmódban tudott repeszteni: 1 km/h-val és 2 km/h-val.

Végül a bödönt telepakolták mindenféle tudományos berendezéssel: a már említett röntgentávcsövön kívül beszereltek egy, a csillagok látható- és UV-tartománybeli fényességét mérő asztrofotométert (ekkor a szovjetek még foglalkoztak a Holdra telepítendő csillagvizsgáló gondolatával), egy magnetométert, egy talajba fúródó tűt, mely a felszín szilárdságát vizsgálta és egy francia fejlesztésű lézertükröt a Hold-Föld távolság deciméteres pontosságú meghatározásához. Mindezzel együtt a Lunohod tömege elérte a 840 kg-ot, az egész rendszer, leszálló fokozattal együtt pedig több mint 1800 kg-ot nyomott – üresen. Üzemanyaggal, meg a leszállás előtt leváló tartályokkal együtt viszont 5500 kg-nál is többet!

Nem lett könnyebb jószág a mintahozó szonda sem, melyet a Babakin-csapat a roverrel párhuzamosan fejlesztett. Ebben a konstrukcióban a szabvány leszálló fokozatra a Luohod helyére a Hold-Föld rakétát illesztik, melynek tetején kap helyet a mintegy 40 cm átmérőjű visszatérő kapszula. Magához a mintavételhez olyan „ütvefúrót” dolgoztak ki, mely legalább harminc centiméteres mélységig képes behatolni mind homokszerű, mind sziklás talajba. A kiemelt, mindössze százgrammnyi mintát egy kar beemeli a visszatérő kapszulába. Ezt követően a leszálló fokozat átlényegül indítóállássá és a Hold-Föld rakéta elstartol róla. Három nap múlva a kapszula értékes rakományával leszáll szovjet földre (6. kép), de a Holdon maradt leszálló fokozatra elhelyezett kisebb műszerek még néhány napig küldhetik adataikat a Földre.


Ezeket a nehéz szondákat csupán egyetlen működőképes szovjet hordozóval, az UR500K-val lehetett pályára állítani, mely a legelső kifejezetten űrhajózási célra tervezett rakéta volt az országban, ám igen megbízhatatlanul működött. Az UR500K a hivatalos keresztségben a Proton nevet kapta, minthogy így hívták azt a hatalmas műholdat, melyet első sikeres indításakor szállított 1965-ben. (Ma is így ismerjük, ez a rakéta az, melynek egy változata például az ISS orosz moduljait szállítja.)

A fejlesztések folytak-folydogáltak, ám a holdrobotok enyhén szólva nem élveztek prioritást az ország űrkutatási terveiben. Az 1967-68-as időszak szovjet holdprogramjának fő fókuszában ugyanis a presztízsszempontból rettentő fontos, ám nulla tudományos értékű L1-program állt. Ennek célja a Hold körberepülése lett volna egy kissé lebutított Szojuz űrhajóval, két űrhajóssal a fedélzeten. Az L1 indításához szintén a Proton rakétára volt szükség, és a rendszer „emberbiztosságát” rengeteg tesztrepüléssel kellett igazolni. Ezek a legénység nélküli űrhajók Zond (szonda) fedőnévvel indultak, és gyakorlatilag felemésztették a teljes Proton-kapacitást.

1968 karácsonyán azonban minden megváltozott. Az amerikai Apollo-8 sikeresen pályára állt a Hold körül, tízszer körberepülte, majd biztonságban hazatért a Földre háromfős legénységével. Az akkori szovjet űrpolitikára jellemző módon az L1-program ezzel gyakorlatilag azonnal le is került a napirendről. December 30-án összeültek Moszkvában a katonai és polgári űrprogram fejesei és a Párt Központi Bizottságának több tagja, hogy megvitassák: mi legyen az amerikai sikerekre a megfelelő szovjet válasz. Ekkor jött el Babakinék ideje… 

(Folytatjuk!)