Mieczysław Bekker – Polak, który „zaparkował” samochód na Księżycu

Autorką tekstu jest Yuliia Melnyk

Praca została wyróżniona nagrodą w konkursie stypendialnym Klubu Astronomicznego Almukantarat w 2024 r. w kategorii III – uczniowie kończący w roku szkolnym 2023/2024 drugą lub trzecią klasę liceum, drugą, trzecią lub czwartą klasę technikum albo drugą, lub trzecią klasę branżowej szkoły I stopnia.

WSTĘP

W historii ludzkości istnieją wydarzenia, które nie tylko zmieniają bieg historii, ale także stają się symbolem ludzkiego dążenia do eksploracji. Jednym z takich przełomowych momentów było 20 lipca 1969 roku gdy człowiek stanął na Księżycu. Stawiając stopę, Neil Armstrong wypowiedział znamienne słowa: „To jest mały krok dla człowieka, ale wielki skok dla ludzkości” … lecz potem samo tylko chodzenie po Księżycu ludzi znudziło.

W 1971 odbył się lot Apollo 15 z bardzo ambitnym celem – zaparkować tam pojazd. Zabraliśmy ze sobą samochód na naszego satelitę. Chcieliśmy może organizować wyścigi? A ponieważ uwielbiam auta w każdej z ich postaci – postanowiłam zbadać dany temat. Co było potrzebne dla rozwoju motoryzacji na Księżycu i jak warto do tego podchodzić? Aby to zrozumieć, musimy cofnąć się w czasie do historii jednego wybitnego Polaka.

KIM BYŁ TEN POLAK?

Mieczysław Grzegorz Bekker urodził się 25 maja 1905 roku w Strzyżowie na Lubelszczyźnie. Już jako uczeń wykazywał się zdolnościami matematycznymi. W 1924 roku rozpoczął studia na Politechnice Warszawskiej, wybierając specjalność samochodową. Po zdobyciu dyplomu podjął służbę wojskową w Szkole Podchorążych Saperów oraz pracy w Wojskowym Instytucie Badań Inżynierii i Dowództwie Broni Pancernych. Jego obowiązki koncentrowały się na dostosowywaniu pojazdów FIAT-a do potrzeb armii oraz na rozwijaniu teorii ruchu pojazdów „poza drogą”. Tam Bekker zyskał uznanie jako specjalista ds. pojazdów wojskowych. Podczas II wojny światowej brał udział w kampanii wrześniowej, po czym podjął decyzję o emigracji, najpierw do Francji, później do Kanady. W 1956 roku przeniósł się do USA, gdzie rozpoczął pracę w Wojskowym Laboratorium Pojazdów Terenowych. Tam objął stanowisko profesora na University of Michigan w Ann Arbor, a także prowadził wykłady na uczelniach technicznych. W ciągu ostatnich dziesięciu lat swojej kariery zawodowej pracował w laboratorium badawczym General Motors Corporation w Santa Barbara, Kalifornia. Tutaj kontynuował badania nad pojazdami.

APOLLO SPACE PROGRAM

NASA w 1961 roku ogłosił konkursu na pojazd zdolny do poruszania się po Księżycu w ramach Apollo Space Program. Zespół konstruktorów pod kierownictwem Mieczysława rozpoczął prace objęte tym programem, mając za konkurenta innego polskiego konstruktora – Stanisława Rogalskigo. Efektem było stworzenie pojazdu księżycowego. Dzięki teoriom i obliczeniom opracowanym przez Bekkera, General Motors we współpracy z firmą Boeing, mimo konkurencji, zdobyli kontrakt NASA na zaprojektowanie i zbudowanie pojazdu.

Na powierzchni Księżyca panują trudne warunki, stąd było to zadaniem szczególnie ciężkim. Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Księżyca to 1,62 m/s², czyli około 1/6 przyspieszenia ziemskiego. Oprócz niższej grawitacji jest też cienka atmosfera i ogromne różnice temperatur. Dlatego początkowo uważano, że pojazd miał być hermetyczny. Firma GM opracowała go w dwóch wariantach dwu- i trzyosiowego. Nazwano go MOLAB (Mobile Lunar Laboratory – Ruchome Laboratorium Księżycowe). Którego parametry techniczne zostały przedstawione w tabeli nr 1.

Tab. 1 Porównanie parametrów prototypów księżycowych pojazdów.

Przeprowadzone testy wykazały niedostateczną zdolność do pokonywania przeszkód w warunkach księżycowych, dlatego rozpoczęto prace nad nowatorską konstrukcją – pojazdem o ramie elastycznej.

MOLAB №2 miał kabinę załogi umocowaną do przedniej części ze sztywną ramą. Pierwszą i drugą oś kół były zamocowane do kabiny, natomiast trzecią oś kół połączono z przednią częścią pojazdu przy użyciu płaskiej wiązki elastycznych prętów i specjalnego gniazda, które umożliwiało skręt osi tylnej. Zawieszenie osi kół przednich i środkowych oparte było na równoległych poprzecznych wahaczach, natomiast oś tylnych kół miała zawieszenie z poprzecznego drążka skrętnego z tłumikami skrętu. Takie rozwiązanie zapewniało mobilność, umożliwiającą pokonywanie terenu, w tym przeszkód nachylonych. Elastyczność ramy sprzyjała równomiernemu rozkładowi nacisku na koła, co było korzystne przy odpowiednim obciążeniu.

Jednak zaangażowanie armii USA w wojnę w Wietnamie wymusiło ograniczenie finansowania Apollo, co spowodowało zmiany w planach. Liczbę lotów programu Apollo ograniczono do 17, co wymagało dostosowania pojazdu do nowych warunków. NASA nałożyła ograniczenia dotyczące masy oraz zakazała wprowadzania zmian w opracowanym lądowniku księżycowym LM. Tak powstał pojazd księżycowy LVR (Lunar Roving Vehicle), który opracował Bekker. Jego zadaniem było opracowanie pojazdu pod kątem jego poruszania się. W tym celu on stworzył specjalne konstrukcje. Najciekawsze rozwiązanie techniczne to koła wykonane według jego pomysłu.

NASA

Rys.1 Konstrukcja pojazdu LRV NASA [13]

Tyrol5

Rys.2 Zdjęcie koła

Ważnym czynnikiem wpływającym na zachowanie się pojazdu był rodzaj terenu, a więc koła miały ogromną rolę. Trudnością było wykonanie kół z lekkimi oponami odpornymi na temperatury, wytrzymujący próżnię, niezapadającymi się w pył księżycowy i amortyzującymi. Metody używane na Ziemi w kosmosie się nie sprawdzały: guma i koła pneumatyczne były nie do użycia w kosmicznych warunkach. Warto zauważyć – jedynym źródłem informacji o mechanice gruntu księżycowego były próbki przywiezione w ramach misji Apollo 11–14. Analizy wykazały obecność sferoidalnych cząstek szkliwa, które powodowały duży poślizg, utrudniający manewrowanie pojazdem. Po wielu eksperymentach (żona Bekkera wspominała, że w owym okresie podkradał jej z kuchni sitka, którymi przesiewał piasek) powstały koła, wykonane z siatki stalowej (z drutu do produkcji strun fortepianowych) z nakładkami z tytanowych blaszek, które zwiększały przyczepność kół do powierzchni. Dzięki konstrukcji koła dobrze rozkładali ciężar, co prowadziło do minimalnego odkształcania podłoża oraz niewielkiej głębokości osadzania w nim. Zaletą też było to, że pojazd mógł wspinać się i zjeżdżać po zboczach o nachyleniu do 25°, a ostateczny zakres temperatur pracy wynosił od −130 do 200 stopni Celsjusza. Dla utrzymania bezpośredniej łączności z Ziemią zainstalowane były anteny oraz stacja telewizyjna o zasięgu co najmniej pół miliona kilometrów i pokładowy system nawigacyjny. W taki sposób nawet podczas trwałych wyjazdów astronauci mogli czuć się komfortowo.

PRZEBIEG MISJI

Pierwsza misja, w której użyto LRV, to Apollo 15. Podczas trzech kursów przebyto 27,9 km ze średnią prędkością 9,2 km/h i maksymalną 14 km. W porównaniu do współczesnych pojazdów ziemskich, na przykład z polskim MELEX-em, którego zasięg wynosi ok. 130 km a prędkość maksymalna 50 km/h może to się wydać mało. W istocie rzeczy, w warunkach panujących na Księżycu to jest ogromna odległość. Przyjmuje się nawet, że 90% informacji, które uzyskaliśmy podczas lotów załogowych na Księżyc, zawdzięczamy tej mobilności. Astronauci zebrali 77,1 kg próbek, o dwa razy więcej niż misja Apollo 14. Okazał się też ekonomiczny, gdyż zużył na jazdę około 50 % mniej energii niż zaplanowano.

W czasie misji Apollo 16 pojazd wykorzystano trzykrotnie, przejeżdżając łącznie 27,1 km w ciągu 3 godz. i 26 min.

Ostatnią misją dla tego samochodu była Apollo 17. Całkowity dystans wynosił 35,7 km, czas jazdy: 4 h 29 min, a maksymalna odległość od lądownika: 7,6 km.

Eugene Cernan astronauta z tej misji powiedział: „Łazik umożliwił nam eksplorację całej doliny Taurus-Littrow od krańca do krańca, wspinał się na wzgórza, na które nigdy nie bylibyśmy w stanie dostać się na nogach i przynieść próbek skał ani zdjęć. Łazik był tak uniwersalny i dawał nam taką przewagę w czasie, który mieliśmy do dyspozycji na Księżycu, że bez niego nasza wiedza naukowa i geologiczna byłaby mniejsza o 70%” i możemy wnioskować, że to dzieło Bekkera, było naprawdę fenomenalne w dziedzinie astronautyki i miało ogromny sukces naukowy.

WNIOSKI

Podsumowując pragnę podkreślić, że ta historia to nie tylko opowieść o technologii i nauce, ale także o ludzkich marzeniach i dążeniu do celów. Początkowo Mieczysławowi urodzonemu w małym miasteczku mogło się wydawać, że nigdy nie osiągnie kosmosu. Jednak bez względu na trudne warunki nie przestawał rozwijać się i marzyć. Ta determinacja pomogła mu zbudować aż 4 pojazdy LRV. Trzy z nich pozostały na Księżycu, jeden nie poleciał nigdzie, gdyż program Apollo został wstrzymany. Z dumą piszę, że faktycznie naszemu naukowcowi-inżynierowi udało się „zaparkować” 3 samochody na Księżycu. Czy był to też moment, w którym musiało powstać nowe prawo drogowe na satelicie? Jak musielibyśmy dostosowywać ograniczenia prędkościowe? Rozwijać ruch prawostronny czy lewostronny? Wszystkie te kwestie pozostawiam przyszłości, kiedy mam nadzieje, ja też będę mogła tam zaparkować swoje auto.

Mieczysław Bekker kontynuował swoją pracę aż do emerytury, pozostając cenionym ekspertem i autorytetem w dziedzinie inżynierii pojazdów. Jego życiowy szlak od Polski przez Stany Zjednoczone aż po globalne uznanie za jego osiągnięcia naukowe stanowią inspirujący przykład pasji do nauki i technologii. Zmarł w 8 stycznia 1989 roku w Santa Barbara, pozostawiając niezatarte ślady w dziedzinie inżynierii pojazdów terenowych.

Lyndon B. Johnson Space Center

Rys.3 Eugen Cernan i LRV [3]

Bibliografia:

[1] Wikipedia contributors, “Lunar Rover,” Wikipedia, The Free Encyclopedia, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=File:Lunar_Rover_diagram.png (dostęp: 06.04.2024)
[2] Tyrol5, “Lunar Roving Vehicle wheel close-up,” Wikimedia Commons, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Lunar_Roving_Vehicle_wheel_close-up.JPG (dostęp: 04.04.2024)
[3] NASA, “Apollo 17 Lunar Roving Vehicle and Eugene Cernan,” Wikimedia Commons, https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Apollo_17-_Lunar_Roving_Vehicle_and_Eugene_Cernan.jpg (dostęp: 06. 04. 2024)
[4] “Mieczysław Bekker z Konina do NASA,” Akcja Konin, https://akcjakonin.pl/mieczyslaw-bekker-z-konina-do-nasa/ (dostęp: 05.04.2024)
[5] Krzysztof Lewandowski, “Pojazdy załogowe do badań Księżyca i Marsa,” ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/273322590_Manned_vehicles_to_the_Moon_and_Mars_research_pol_Pojazdy_zalogowe_do_badan_Ksiezyca_i_Marsa (dostęp: 07.04.2024)
[6] “Prof. Bekker,” Green Devils, http://www.greendevils.pl/polacy/bekker/prof_bekker.html (dostęp 06.04.2024)
[7] “Profesor Mieczysław Bekker,” Portal Wiedzy Onet, https://web.archive.org/web/20160924122129/http://portalwiedzy.onet.pl/4868,3920,1355052,2,czasopisma.html (dostęp: 04.04.2024)
[8] “Wspomnienie o prof. Mieczysławie Bekkerze,” Urząd Miejski w Koninie, https://www.konin.pl/archiwum/index.php/jeden-news/items/pamieci-prof-mieczyslawa-bekkera.html (dostęp: 06.04.2024)
[9] “Mieczysław Bekker,” Ide Republica, https://iderepublica.pl/znani-nieznani/indeks/mieczyslaw-bekker/ (dostęp: 04.04.2024)
[10] “Mieczysław G. Bekker,” AutoKatalog.pl, https://autokatalog.pl/blog/2023/mieczyslaw-g-bekker-politechnika-warszawska-general-motors (dostęp: 04.04.2024)
[11] “O dwóch takich, co chcieli jeździć po Księżycu,” Klub Jagielloński, https://klubjagiellonski.pl/2016/12/20/o-dwoch-takich-co-chcieli-jezdzic-po-ksiezycu/ (dostęp: 04.04.2024)
[12] “Apollo Lunar Roving Vehicle,” Encyclopedia Astronautica, https://web.archive.org/web/20160310051501/http://www.astronautix.com/craft/apololrv.html (dostęp: 06.04.2024)
[13] https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=File:Lunar_Rover_diagram.png (dostęp: 04.04.2024)