De maanwagen (Lunar Roving Vehicle)

Drie missies, drie auto's op de maan. Bij Apollo 15, Apollo 16 en Apollo 17 namen de astronauten een rijtuig mee dat het karakter van de maanverkenning voorgoed veranderde. De Lunar Roving Vehicle — kortweg LRV of gewoon “de maanwagen” — was een elektrisch voertuig ontworpen voor precies één omgeving: het stofachtige, kraterstelsel van het maanoppervlak, bij een zwaartekracht die een zesde van die op aarde bedraagt en zonder ook maar een zuchtje wind of een druppel water.

De maanwagen was geen bijzaak. Hij was de reden dat de wetenschappelijke oogst van de latere Apollo-missies zoveel rijker was dan die van de vroege. Bij Apollo 11 en de twee missies daarna konden de astronauten niet verder reizen dan hun benen hen in een beperkte tijd toelieten. Met de maanwagen werden gebieden verkend die honderden meters tot kilometers van de maanlander lagen, en werden gesteentetypen gevonden die het begrip van de maangeologie radicaal verruimden.

Ontwerp en bouw: opvouwen wat op de maan uitvouwt

De centrale ontwerpeis was genadeloos: het voertuig moest passen in het kleine bergingsvak van de maanlander. Dat vak — een van de hoekpanelen in de afdaalstrap — had de afmetingen van een ruime kledingkast. Boeing, de hoofdaannemer voor het LRV, loste dit op met een klapbaar chassis. Het stuurwiel, de wielen en de zijdelingse uitsteeksels konden allemaal worden gevouwen; het geheel werd als een ingeklapt insect in het vak geschoven. Eenmaal op de maan werden touwen en veerconstructies gebruikt om het voertuig automatisch uit te vouwen terwijl het langs de zijkant van de maanlander naar beneden gleed. De astronauten hoefden het alleen te begeleiden en in te stappen.

Het chassis zelf was gemaakt van aluminium buizen, wat zorgde voor de benodigde sterkte bij minimaal gewicht. Op aarde woog het voertuig ruim tweehonderd kilogram; op de maan, waar de zwaartekracht slechts een zesde bedraagt, voelde het aan als een voertuig van dertig kilogram. De maximale belasting — twee astronauten in volledige uitrusting, monsters, instrumenten en cameras — kon op de maan zonder problemen worden gedragen.

Aandrijving: vier motoren, geen differentiaal

Wat de maanwagen technisch gezien bijzonder maakte, was de aandrijflijn. In plaats van één centrale motor met een mechanische overbrenging naar de wielen, had elk wiel een eigen elektromotor die rechtstreeks in de wielnaf was ingebouwd. Dit zogenoemde in-wheel-drive systeem betekende dat er geen differentiaal, geen cardanas en geen versnellingsbak nodig waren — onderdelen die op het oneffen maanoppervlak gemakkelijk konden bezwijken. Bij een defecte motor kon het voertuig op de resterende drie (of zelfs twee) motoren voortrijden.

De stuurinrichting was eveneens dubbel: zowel de voor- als de achterwielen konden worden gestuurd, waardoor het voertuig op de maan in een zeer kleine cirkel kon draaien. Dat was van praktisch belang bij het manoeuvreren tussen rotsblokken en kraters. De remmen werkten elektromagnetisch en lieten ook regeneratief remmen toe, al leverde de energie die vrijkwam bij het remmen op de maan weinig op vanwege het lage gewicht.

De besturing verliep via een T-vormige joystick tussen de twee zitplaatsen. Duwde je naar voren, dan reed de wagen vooruit; naar achteren was achteruitrijden; naar links of rechts stuurde het voertuig. Een apart scherm toonde de koers, de afstand tot de maanlander, de batterijstatus en een kompasrichting — dit laatste afgeleid van de stand van de zon, omdat de maan geen bruikbaar magnetisch veld heeft.

De wielen: geen rubber, geen lucht

Een gewone autoband is op de maan onbruikbaar. Rubber wordt in het vacuüm en bij de extreme temperatuurwisselingen bros en breekt. NASA en Boeing kozen voor een volledig andere oplossing: wielen van geweven staaldraden, gevuld met niets. De velg was gemaakt van aluminium, en het loopvlak bestond uit een gaaswerk van fijn roestvrijstalen draad met gevlochten chevronvormige loopstroken voor grip op het losse maanstof.

Deze zogeheten mesh-wielen konden vervormen bij obstakels en veerden vanzelf terug. Ze hadden geen bandenspanning en konden ook niet lekraken. Het enige nadeel was dat de wielen kwetsbaar waren voor scherpe rotsranden; bij Apollo 16 scheeurde een spaakdraadje, maar dit had geen invloed op de rijprestaties. De wielen wierpen bij het rijden bogen van maanstof op — spectaculaire beelden die live via de televisiecamera op de wagen naar de aarde werden uitgezonden.

Apollo 15: de eerste rit op de maan

Bij Apollo 15, in juli en augustus 1971, reed de maanwagen voor het eerst. Commandant David Scott en maanpiloot James Irwin namen het voertuig mee naar de Hadley-Apennijnenvlakte, een gebied met uitgesproken reliëf aan de voet van het Apennijngebergte van de maan. De rit bracht hen naar de rand van Hadley Rille, een slingerende spleet in het oppervlak van meer dan een kilometer breed, en naar hellingen waar gesteente lag dat miljarden jaren oud was.

Een van de meest spectaculaire vondsten was de zogenoemde Genesis Rock: een stuk anortosiet van vermoedelijk ongeveer vier miljard jaar oud, afkomstig uit de vroegste korst van de maan. Zonder de maanwagen hadden Scott en Irwin die locatie nooit kunnen bereiken. In totaal legde de LRV bij Apollo 15 ongeveer 27,9 kilometer af over drie maanwandelingen.

Apollo 16 en 17: verdere verkenning

Bij Apollo 16, in april 1972, werkte de maanwagen op het Descartes-hoogland, een gebied dat geologen hadden gekozen omdat ze verwachtten er vulkanisch gesteente te vinden. Die verwachting werd niet bevestigd — een van de grote wetenschappelijke verrassingen van het programma — maar de maanwagen zorgde wel voor een enorme variëteit aan monsters uit een breed gebied.

Bij Apollo 17, in december 1972, bereikte de maanwagen zijn meest indrukwekkende prestaties. Commandant Gene Cernan en geoloog-astronaut Harrison Schmitt — de enige opgeleide geoloog die ooit op de maan liep — reden in drie excursies in totaal meer dan 35 kilometer. Ze bereikten het dal van Taurus-Littrow, omgeven door bergen, en vonden er het bekende oranje maanstof: kleine bolletjes vulkanisch glas van miljarden jaren oud. Cernan was de laatste mens die in het voertuig zat en als allerlaatste de maanlander betrad; daarmee reed hij ook als laatste de maanwagen.

Een bijzonder moment bij Apollo 17 was de snelheidstest die Cernan deed vlak voor vertrek: hij liet de maanwagen zo hard rijden als hij durfde en bereikte naar eigen zeggen zo'n dertien kilometer per uur over het hobbelige terrein. Dat record staat nog altijd — officieel de hoogste snelheid ooit gereden op de maan.

Communicatie en camera's: live op aarde

Een van de meest gewaardeerde eigenschappen van de maanwagen was de communicatieapparatuur aan boord. Een hoge-gain antenne, handmatig uitgevouwen en op de aarde gericht, maakte het mogelijk om live televisiebeelden van hoge kwaliteit naar de aarde te sturen. De camera was bevestigd op een beweegbaar platform dat door technici in Houston op afstand kon worden bediend. Zo konden zij bij Apollo 17 live filmen hoe de stijgtrap van de maanlander opstijgt en de beelden kwamen feilloos door.

Die mogelijkheid om op afstand te sturen was niet toevallig. De engineers wisten dat de astronauten het druk genoeg hadden en de camera's niet handmatig konden bijstellen terwijl ze wetenschappelijke monsters namen. Door de besturing naar Houston te delegeren, kregen de beelden een professionele kwaliteit die het publiek wereldwijd boeide. De beelden van de rijdende maanwagen — met spuitende stofwolken en de astronauten die in hun dikke ruimtepakken schommelden — behoren tot de meest iconische van het hele Apollo-programma.

De maanwagen blijft achter

Alle drie de maanwagens zijn achtergelaten op de maan. Na afloop van de laatste maanwandeling reden de astronauten het voertuig op een veilige afstand van de maanlander, zodat de stijgtrap bij het opstijgen er niet tegenaan zou botsen. De wagens staan er nog steeds, bevroren in de positie waarin ze werden achtergelaten, blootgesteld aan de eeuwige wisseling van dag en nacht op de maan maar niet aan weer of wind.

Satellieten die de maan vanuit een baan fotograferen hebben de wagens al meerdere malen zichtbaar op beelden vastgelegd, zij het als kleine stipjes in het grote maanlandschap. Ze zijn een van de meest tastbare overblijfselen van menselijke aanwezigheid op de maan en een stille getuige van wat het Apollo-programma heeft betekend voor de menselijke verkenning van het zonnestelsel.

In het kader van het Artemis-programma wordt nagedacht over een nieuw maanrijtuig voor toekomstige missies. De lessen van het LRV — modulaire wielen, redundante aandrijving, geïntegreerde communicatie — zijn de basis voor elk ontwerp dat sindsdien is gemaakt. Maar wat geen enkel nieuw voertuig kan evenaren, is de primeur: de eerste auto op de maan, die drie keer in de geschiedenis reed.