Kisah Lunar Roving Vehicle, Mobil Pertama yang Berkeliling di Bulan

Lunar Roving Vehicle, atau rover listrik empat roda dari Program Kendaraan Bulan, adalah kendaraan bertenaga baterai yang mendarat di permukaan Bulan pada 31 Juli 1971 bersama misi Apollo 15, dikembangkan hanya dalam 17 bulan dengan Boeing sebagai kontraktor utama dan kontribusi sistem penggerak dari Delco Electronics, anak perusahaan General Motors. Dengan massa kosong 210 kg dan jangkauan 92 km, kendaraan ini mewakili tonggak paling luar biasa dalam sejarah mobil listrik: Kendaraan listrik seri pertama dan satu-satunya hingga saat ini yang diproduksi khusus sesuai tujuan, bekerja di permukaan dunia tanpa satu pun jalan, penuh perbedaan suhu ekstrem dan debu abrasif.

Mengapa Kendaraan Listrik Dibawa ke Bulan?

Pertanyaannya harus diajukan secara terbalik: Apakah ada pilihan lain di Bulan? Atmosfer Bulan tipis sekali hingga nyaris tidak ada, sehingga untuk mesin pembakaran internal harus membawa bahan bakar sekaligus oksigen; dan itu akan menghancurkan anggaran massa. Penggerak listrik hanya dibatasi oleh energi yang dibawa, memiliki sedikit bagian bergerak, dan tidak menimbulkan masalah knalpot sama sekali di lingkungan yang mendekati vakum. Jadi, kendaraan Bulan yang listrik bukanlah pilihan lingkungan, melainkan kemurnian keharusan rekayasa.

Pilihan ini juga memiliki akar sejarah yang dalam. Pada akhir abad ke- ke-19, sekitar empat puluh persen mobil adalah listrik; kendaraan yang senyap, tanpa bau, dan tidak memerlukan kruk tangan ini jauh lebih unggul dari mobil bensin untuk penggunaan dalam kota. Bahkan gagasan kendaraan Bulan tidak muncul lebih dulu dari literatur: Pada 1959, Georg von Tiesenhausen merancang konsep rover Bulan empat roda penggerak semua roda dengan roda fleksibel yang tidak dikembangkan. Jadi, LRV lahir bukan pada masa kemunduran penggerak listrik, melainkan tepat pada titik ketika teknologi ini bertemu dengan kebutuhan paling ekstrem.

Kendaraan Bulan dalam 17 Bulan: Kemitraan Boeing dan GM

Persetujuan resmi NASA datang pada Mei 1969; pengumuman tender dibuat pada 11 Juli 1969, tepat sebelum pendaratan Apollo 11. Boeing, Bendix, Grumman, dan Chrysler mengajukan penawaran, dan pada 28 Oktober 1969 Boeing dipilih sebagai kontraktor utama. Kontrak pertama bernilai 19 juta dolar dengan skema biaya-plus-insentif, dan tanggal penyerahan pertama ditetapkan pada 1 April 1971. Dengan biaya material dan perubahan desain, biaya akhir membengkak menjadi 38 juta dolar; sekitar 302 juta dolar dengan nilai hari ini. Pembengkakan ini memicu kritik, tetapi angkanya mendekati perkiraan awal NASA.

Pembagian tugas jelas: Boeing menangani sistem elektronik dan navigasi; sedangkan laboratorium riset pertahanan General Motors di Santa Barbara mengembangkan sistem penggerak yang terdiri dari roda, motor, dan suspensi. Nama-nama seperti Samuel Romano dan Ferenc Pavlics bekerja dalam tim ini; desain roda jaring kawat fleksibel karya Pavlics mendapat apresiasi khusus dari NASA. Saverio Morea menjalankan peran manajer proyek. Hasilnya menjadi salah satu contoh langka di mana teknik otomotif dan kedirgantaraan bekerja sama dengan kecepatan seperti itu: dari konsep ke permukaan Bulan hanya dalam 17 bulan, dengan keandalan yang mampu menyelesaikan semua misi tanpa kegagalan besar.

Empat kendaraan terbang diproduksi. Tiga di antaranya pergi ke Bulan, sedangkan yang keempat masuk ke kolam suku cadang setelah pembatalan Apollo 18. Selain itu, juga diproduksi model statis, model teknik, dua model gravitasi 1/6, trainer 1-g, model massa, unit uji getaran, dan unit uji kualifikasi. Uji gravitasi rendah dilakukan melalui penerbangan parabola pesawat KC-135A; uji-uji tersebut juga mengungkapkan bahwaombat roda wajib ada untuk membatasi pencemaran debu.

Spesifikasi Teknis: Satu Motor per Roda

Arsitektur penggerak LRV adalah wujud paling murni dari pendekatan motor-per-roda yang kita lihat hari ini pada kendaraan listrik modern. Pada masing-masing dari empat roda terdapat motor DC bergejar seri berdaya 0,25 hp (190 W) yang bekerja pada 10.000 rpm; setiap motor menggerakkan roda melalui roda gigi harmonik dengan rasio 80:1. Jika satu motor rusak, pin dilepas dan roda berubah menjadi putaran bebas; artinya satu kegagalan tunggal tidak akan melumpuhkan kendaraan. Untuk kemudi, digunakan motor DC terpisah berdaya 0,1 hp (75 W) di depan dan di belakang; dengan geometri Ackermann, radius putar dapat mencapai semetris 3 meter.

Energi berasal dari dua baterai primer perak-seng 36 volt produksi Eagle-Picher; masing-masing berkapasitas 121 ampere-detik dan total jangkauan ditetapkan sebesar 92 km. Baterai-baterai ini tidak dapat diisi ulang, dan itu bukan kekurangan, melainkan keputusan desain: kendaraan tidak akan kembali dari Bulan, sehingga alih-alih infrastruktur pengisian ulang, dipilihlah kimia sekali pakai yang andal dan berdensitas energi tinggi. Di bagian depan terdapat soket 36 volt terpisah untuk unit relai komunikasi dan kamera televisi.

Salah satu kondisi terberat lingkungan Bulan adalah manajemen termal. LRV tidak memiliki sistem pendinginan aktif; sebagai gantinya, pendinginan pasif dilakukan dengan paket kapasitor termal berbasis lilin yang berubah fase serta permukaan radiator reflektif yang menghadap ke atas. Selama berkendara, radiator ditutup dengan selimut miyar, dan saat berhenti para astronaut membersihkan debu dengan sikat tangan. Solusi sederhana namun disiplin ini membuat elektronik tetap bekerja di bawah suhu membara siang hari Bulan.

Rancangan Sasis dan Roda Berdasarkan Kondisi Bulan

Sasis dibuat dari pipa aluminium paduan 2219, dengan bodi tiga bagian yang dapat dilipat dan berengsel di tengah. Kemampuan melipat bukanlah suatu kebetulan, melainkan keharusan transportasi: kendaraan dilipat dan ditempatkan ke dalam kompartemen Quadrant 1 Modul Bulan. Setelah astronaut mendarat di permukaan, kendaraan dibuka dan diturunkan ke tanah dengan sistem tali dan katrol berrem, melalui proses yang sebagian besar berjalan otomatis. Dalam kondisi berat penuh, ketinggian dari tanah hanya 36 sentimeter; pusat gravitasi yang rendah mengurangi risiko terguling di medan yang berbatu.

Masalah ban tidak ada di Bulan dalam pengertian klasik: udara tidak dapat dipompa, dan karet tidak tahan terhadap perbedaan suhu ekstrem. Solusinya adalah roda kawat anyaman dari kawat baja 0,033 inci berlapis seng; chevron titan yang menutupi separuh permukaan kontak memberikan traksi, sementara bantalan benturan titan berdiameter 25,5 inci melindungi bodi dari benturan. Kontrol direduksi menjadi satu tuas kendali berbentuk T: mendorong ke depan berarti gas, bergerak ke kiri kanan berarti belok, menarik ke belakang berarti rem, dan mendorong sampai ujung berarti rem parkir.

Misi Data Misi dan Rekor Bulan

Tiga kendaraan secara total menempuh rata-rata masing-masing 30 kilometer tanpa masalah. Navigasi berasal dari kombinasi giroskop arah, odometer roda, dan sebuah komputer; karena Matahari bergerak sekitar setengah derajat per jam di langit Bulan, astronaut juga dapat melakukan penentuan arah manual dengan alamat sederhana Matahari-bayangan bila diperlukan. Menurut perhitungan keselamatan, jika rover rusak, kru harus dapat berjalan kembali ke Modul Bulan; batas jalan kaki ini dilonggarkan pada lintasan terjauh Apollo 17 berdasarkan keandalan yang telah terbukti.

Meskipun kecepatan maksimum desain adalah 10 km/jam, pada Apollo 17 dicapai kecepatan 18 km/jam; rekor kecepatan Bulan tidak resmi ini dikenal dengan nama Eugene Cernan. Pada akhir misi, Cernan memarkir rover menjauhi kamera televisi yang dikendalikan jarak jauh oleh Mission Control untuk merekam peluncurannya, dan pada percobaan ketiga penerbangan naik berhasil direkam.

Kerusakan, Tambalan, dan Tiga Kendaraan yang Tinggal di Bulan

Seperti setiap produk rekayasa, LRV juga diuji dalam kondisi lapangan. Pada Apollo 16, John Young menabrak pelatar fender belakang pada lintasan permukaan kedua; debu Bulan yang beterbangan menutupi kru, konsol, dan peralatan komunikasi, suhu baterai dan konsumsi daya meningkat. Pada Apollo 17, fender yang dipecahkan Cernan dengan gagang palu tidak dapat ditahan dengan lakban; sebelum lintasan kedua, kru membuat fender cadangan menggunakan peta Bulan, lakban koli, dan penjepit yang mereka keluarkan dari kendaraan pendarat. Peta-peta itu kini dipamerkan di National Air and Space Museum; artinya, bagian-bagian dari kendaraan listrik yang diperbaiki dengan lakban koli di Bulan telah menjadi bagian sumbu museum sejarah antariksa.

Ketiga rover ditinggalkan di Bulan. Alasannya adalah fisika sederhana: hanya bagian atas Modul Bulit yang bisa kembali ke orbit, dan setiap kilo ekstra berarti bahan bakar ekstra. Di Bumi, kendaraan uji dan pelatih dipamerkan di berbagai museum: unit uji getaran berada di U.S. Space & Rocket Center di Huntsville, pelatih 1-g di Johnson Space Center, unit uji kualifikasi di National Air and Space Museum, dan model rekayasa di Museum of Flight di Seattle. LRV-3 direkam kembali saat lintasan Lunar Reconnaissance Orbiter pada 2009 dan 2011; pada 2020, Negara Bagian Washington menetapkan rover-rover yang pernah ke Bulan sebagai simbol bersejarah.

Posisi LRV dalam Sejarah Mobil Listrik

LRV merupakan titik yang khas pada garis waktu sejarah mobil listrik yang berkesinambungan namun penuh gejolak. Pada akhir abad ke-19, kendaraan listrik merupakan pemandangan biasa di kota-kota; pada 1897, London bahkan sudah meluncurkan layanan taksi listrik pertama. Namun mobil bensin unggul dalam keseimbangan jangkauan dan biaya, dan dengan hadirnya starter listrik serta tekanan Ford Model T, kendaraan listrik tersingkir ke pinggiran. Sepanjang abad ke-20, teknologi ini bertahan melalui beberapa percobaan antara dan program berumur pendek seperti GM EV1; bidang ini hidup kembali dengan matangnya baterai lithium-ion dan bukti Tesla Roadster 2008 sebagai mobil sport listrik lithium-ion produksi massal yang legal di jalan raya.

Pelajaran dari LRV dalam garis waktu ini adalah: nasib penggerak listrik tidak hanya bergantung pada kimia baterai; ketika definisi misi yang tepat dipadukan dengan profil misi yang tepat, kendaraan listrik dapat menunjukkan performa unggul bahkan di lingkungan yang paling berat sekalipun. Di Bulan, jangkauan terbatas pada 92 km dan tidak ada pelanggan yang menginginkan infrastruktur pengisian daya; meski begitu, kendaraan ini menyelesaikan seluruh misinya tanpa kerusakan besar. Program Lunar Terrain Vehicle yang dikembangkan NASA saat ini, sebagai penerus resmi warisan ini, melanjutkan logika yang sama dengan baterai generasi baru.

Kesimpulan: Sebuah Tonggak Sejarah yang Terparkir di Bulan

Lunar Roving Vehicle, dengan waktu pengembangan 17 bulan, biaya akhir 38 juta dolar, dan performa lapangan yang sempurna dalam tiga misi, adalah bukti terukur dari apa yang dapat dilakukan disiplin rekayasa. Motor DC terpisah di setiap roda, baterai perak-seng, roda kawat anyam, dan pendinginan pasif berbasis lilin: tak satu pun dari ini untuk pamer; semuanya adalah jawaban langsung atas kendala yang diberlakukan Bulan. Hari ini ketiga kendaraan masih terparkir di permukaan Bulan; di titik terjauh dalam sejarah mobil listrik, mereka terus menguji ketahanan secara diam-diam melawan radiasi matahari dan mikro meteorit.

Sumber

• Lunar Roving Vehicle
• Kendaraan Rover Bulan Apollo
• Lunar Roving Vehicle - Tinjauan Sejarah (S.F. Morea)
• Kinerja Mobilitas Lunar Roving Vehicle - NASA TR R-401
• Unit Uji Kualifikasi Lunar Roving Vehicle
• The Boeing Company memenangkan kontrak NASA untuk rover bulan
• Lunar Rover NASA: Semua yang Perlu Anda Ketahui