Lunar Rover Virtual Drive de GM et Lockheed Martin : plus facile que le Moonwalking

General Motors a été la première entreprise à mettre une voiture sur la lune, et elle promet de le faire à nouveau d’ici 2025, en partenariat avec Lockheed Martin. Le nouveau rover surnommé Lunar Mobility Vehicle (LMV) est entièrement électrique et offre des sièges pour deux, une capacité de conduite entièrement autonome et une vitesse maximale d’environ 12 mph. Mais comment concevez-vous et prototypez-vous des missions hors du monde dans un sixième de la gravité terrestre, sur un bac à sable géant fait de roche et de verre dynamités sans atmosphère? Vous vous tournez vers les gens qui ont développé le dernier Hummer EV, apparemment.

Aussi surprenant que cela puisse paraître, le nouveau Hummer EV massif de 1 000 chevaux a été le point de lancement technique du prochain véhicule lunaire de GM. Pourquoi? Eh bien, le développement du Hummer EV a été accompli de la conception à la production en un temps record pour GM, et avec des délais serrés pour le véhicule lunaire, le constructeur automobile souhaite à nouveau reproduire cette optimisation pour son LMV. Mais il existe également un certain nombre de concepts d’ingénierie qui seront également repris de Hummer.

Le Hummer EV est passé d’une feuille blanche au lancement de la production en seulement deux ans, de 2019 à 2021, et a réussi à introduire 17 nouvelles fonctionnalités pour relancer la marque Hummer en tant que leader du design au sein de l’entreprise, tout en utilisant des pièces prêtes à l’emploi. de l’intérieur où ils s’intègrent. Tout cela grâce aux nouveaux outils virtuels utilisés dans le processus de conception, où le nouveau véhicule électrique a été entièrement conçu dans un environnement virtuel avant que les premiers prototypes ne sortent d’une chaîne de production.

En utilisant le savoir-faire développé pour les applications de sport automobile, y compris un simulateur d’environnement virtuel de la taille d’une pièce, l’équipe Hummer a pu concevoir un nouveau véhicule avec une dynamique de conduite affinée à partir de zéro et en un temps record. Maintenant, ce simulateur de sport automobile de la taille d’une pièce a été recalibré au pôle sud de la lune, permettant un développement et des tests précis d’un nouveau système d’entraînement de surface lunaire.

Ce système d’entraînement lunaire ressemble un peu à un bébé Hummer, du moins sur le papier. La configuration de traction intégrale électrique du Hummer qui permet la vectorisation électronique du couple ici sur Terre sera repensée pour une utilisation sur la lune, avec une configuration de roue arrière directrice comme sur le Hummer EV. L’objectif est de rendre le véhicule lunaire aussi stable et sûr que possible, en vérifiant le rapport de roulis, en ajustant l’amortissement de la conduite et en affinant les limitations de vitesse et de performances pour aider à naviguer sur la surface lunaire brutale, poussiéreuse, marquée et rocheuse bien avant la chose quitte jamais la Terre.

Le rover de GM adaptera également les cellules de batterie Ultium structurelles prêtes à l’emploi dans la conception entièrement électrique, qui devront survivre au temps lunaire, où les températures diurnes atteignent jusqu’à 260 degrés Fahrenheit et les températures nocturnes chutent à près de -300 degrés Fahrenheit. GM dit qu’il enverra l’une de ses cellules de batterie dans l’espace plus tard cette année pour d’autres tests. À l’intérieur du centre de conception de GM, certaines maquettes du nouveau rover affichaient même la marque de batterie Hummer et Ultium, mais il a été fortement suggéré que la marque finale sur la conception soit encore très en suspens.

Le simulateur de haute technologie utilisé pour Hummer et maintenant le développement de véhicules lunaires a commencé sa vie comme un équipement d’une société britannique appelée Ansible, qui se spécialise dans les plates-formes de mouvement et les machines de simulation connues sous le nom de systèmes Driver in the Loop (DIL), et les représentants de l’entreprise simplement a ajouté que « ce n’était pas bon marché ». Cependant, GM a souligné qu’il existe une valeur ajoutée incommensurable en matière d’économies de carburant, de pneus et d’équipement pour les programmes de développement de course et de Hummer qui utilisent la technologie virtuelle. Avoir maintenant la capacité de simuler un environnement lunaire réaliste, où les propriétés du véhicule peuvent être modifiées et testées en temps réel ici sur Terre, évite les défauts potentiellement coûteux avant qu’ils ne deviennent un problème dans le monde réel ou, euh, sur d’autres mondes.

Le banc d’essai virtuel au siège de GM a la taille d’une salle de cinéma, avec une cabine de contrôle externe avec au moins cinq opérateurs, et doté de sa propre salle de serveurs massive de piles d’ordinateurs bleues brillantes. À l’intérieur de la salle de simulation se trouvent trois murs réfléchissants massifs peints par plusieurs projecteurs pour un champ de vision de près de 270 degrés. Au milieu de la pièce se trouve la plate-forme, dans laquelle vous devez monter dans sa position de départ au repos, avant que les contrôleurs ne s’activent et que la plate-forme ne se mette en position de conduite flottante et neutre.

Les commandes passent par un volant de Corvette C8, et la plate-forme de mouvement elle-même n’est qu’une coque ambiguë d’un toit, d’un tableau de bord et d’un capot. L’opérateur est assis dans le siège d’un Tahoe, accélérant et freinant avec deux pédales de véhicule standard. Ces pédales et cette roue sont loin de ce qui se retrouvera sur le rover réel, dont les commandes passent encore par divers facteurs de forme avant qu’une conception finale ne soit décidée. L’objectif du simulateur est de fournir un environnement hors route détaillé avec précision comme celui du pôle sud lunaire, avec la possibilité de modifier les paramètres du véhicule tels que la vitesse de pointe, l’angle de braquage, le couple, le débattement de la suspension et d’autres dynamiques de conduite qui doivent être accordé à un sixième de la gravité terrestre sur la surface lunaire hautement abrasive, rocheuse et désorientante. Finalement, le simulateur sera utilisé pour aider à donner aux astronautes une idée de ce qu’est la conduite sur la lune, bien qu’aucun n’ait encore essayé.

La simulation elle-même est bizarre. Les journalistes ont été avertis avant d’entrer dans le simulateur que la surface lunaire est incroyablement désorientante, et de ne pas faire confiance à l’horizon, car il pourrait en fait s’agir de la crête d’un énorme canyon de cratère dont le véhicule pourrait ne pas être en mesure de sortir. Appuyer sur la pédale de marche conduit à un démarrage très lent et calme, rien de tel que le couple instantané d’un véhicule électrique sur Terre, pour éviter de trop soulever la surface lunaire abrasive. Même virtuellement, vous pouvez sentir la suspension travailler dur sur ce qu’on appelle le régolithe lunaire, un mot fantaisiste pour les débris non consolidés de minuscules roches pointues et d’éclats de verre qui se sont accumulés à la surface à la suite de millions d’impacts. S’arrêter est une corvée et le temps de réaction n’a presque pas d’importance. Le système est conçu pour arrêter lentement le véhicule – le verrouillage des freins n’entraîne qu’une longue glissade, ce qui soulève à nouveau des matériaux dangereux.

Les images utilisées pour la simulation proviennent de la cartographie du pôle Sud lunaire réel, qui ne couvre pas tous les rochers, coins et recoins. Alors que la plus grande structure de la lune est précise à cinq mètres carrés, les moyennes d’autres données lunaires réelles sont utilisées pour extrapoler des éléments tels que le nombre de roches qui jonchent la surface, ainsi que leur taille moyenne, leur disparité et leur concentration pour créer une simulation plus précise.

« Ce n’est pas un buggy lunaire », a déclaré l’ingénieur de GM Brent Deep à un groupe de journalistes lors d’un événement de présentation du nouveau véhicule de mobilité lunaire (LMV) au centre de conception de GM à Warren, dans le Michigan, la semaine dernière. Techniquement, GM et Lockheed Martin désignent leur projet commun sous le nom de Lunar Mobility Vehicle (LMV). Pas encore dans sa spécification finale de « production », MotorTrend s’est vu offrir un premier aperçu du processus de conception du LMV et a rencontré une partie de son équipe de conception.

Comme nous l’avons établi, le LMV de GM et Lockheed Martin utilisera les cellules de batterie cylindriques Ultium de GM, alimentant un système de moteur à quatre roues offrant une traction intégrale permanente. GM dit qu’il n’a pas encore finalisé sa conception, avec au moins quatre maquettes précédentes montrant différentes conceptions itératives. Les modèles que nous avons vus sont dotés d’une suspension à ressort à lames, de sièges inspirés d’un camion de pompiers, de roues en maille réglables et d’une baie de chargement modulaire qui abritera divers outils, accessoires, nacelles et potentiellement même une base mobile dans les futures itérations. Les roues en maille sont une conception particulièrement intéressante, avec certains modèles dotés d’un moyeu de roue coulissant qui peut étirer la structure de la roue en maille pour qu’elle soit large et douce, comme laisser l’air sortir d’un pneu ordinaire, ou plus haute et rigide, pour soulever moins de poussière.

La dernière itération de conception ne comportait aucun dossier de siège, pour mieux accueillir les unités de survie sur le dos des astronautes. Les sièges en fibre de carbone comportent des points de montage au niveau des hanches, et une conception a montré une capacité du fond du siège à se soulever et à s’incliner vers l’avant comme un fauteuil inclinable, pour améliorer l’entrée des astronautes. Un modèle comportait également un pare-chocs avant qui incorporait une marche, et la plupart des modèles étaient entraînés à l’aide d’un contrôleur de poignée en forme de T situé entre les deux sièges, avec des affichages d’écran montés sur le côté qui permettraient à l’un ou l’autre des astronautes de piloter le LMV. Les concepteurs doivent garder à l’esprit les chaussures et les gants épais des combinaisons d’astronautes qui limitent la dextérité, de sorte qu’une configuration traditionnelle de roue et de pédale a été immédiatement exclue. Un rail supérieur qui s’étend sur les casques des astronautes comprend une barre lumineuse et un module de communication.

GM affirme que les trois précédents rovers lunaires utilisés lors des missions Apollo de la NASA roulaient en moyenne autour de 6 km/h, soit à peu près 4 mph, avec une vitesse maximale d’environ 12 km/h (7,5 mph). Le nouveau LMV de GM est capable d’atteindre des vitesses allant jusqu’à 20 km/h (12,4 mph), mais sera probablement limité sur la surface lunaire réelle. La zone de chargement arrière du LMV peut également être utilisée pour les fixations d’outils, avec des rendus d’une grue, d’une excavatrice, ainsi que des bras de montage semi-rigides et mobiles pour aider les astronautes dans leurs diverses missions. Certains modèles comportaient des points de montage de cargaison magnétiques et un panneau solaire monté sur la barre supérieure. Certaines versions montraient les sièges des astronautes complètement repliés pour plus d’utilité de fret, pour les missions autonomes prévues du LMV.

General Motors aura un véhicule autonome de niveau 5 en production d’ici 2025, et ce sera sur la lune. Le véritable potentiel du nouveau LMV n’a étonnamment rien à voir avec le transport d’astronautes. Les futures missions Artemis de la NASA n’auront des astronautes à la surface que pendant quelques semaines par an, du moins lors des premières missions. GM et Lockheed Martin ont donc mis au point une plate-forme autonome qui peut fonctionner sans direction humaine pour le reste. de l’année.

En fait, jusqu’à présent, la majeure partie du développement de ce nouveau LMV par GM et Lockheed Martin a été réalisée sans trop d’apport, de financement ou d’assistance de la NASA. Le plan est plutôt d’offrir une plate-forme de véhicule commercial pour la lune que la NASA louera ensuite pour ses missions. Lorsque la NASA ne l’utilise pas, la division de l’espace lointain de Lockheed Martin prévoit de proposer le LMV comme véhicule commercial pour d’autres projets et missions hors du monde. Le LMV n’est pas conçu pour être jetable ; la longévité de la conception promet une plate-forme de banc d’essai pour les scientifiques 52 semaines par an, et ils prévoient d’en tirer le meilleur parti (au plus offrant).

La première mission du LMV sera la reconnaissance. Arrivant avant tous les astronautes, le rover autonome pourra explorer la surface lunaire, identifier les points d’intérêt et tester l’usure des matériaux dans les conditions difficiles qui peuvent ensuite informer les futures missions. GM prévoit de développer et de construire plusieurs variantes après le premier atterrissage en 2025, élargissant les capacités et les opportunités de mission pour les décennies à venir. Il y a même déjà des plans dans le projet pour explorer Mars, mais ils doivent d’abord réussir les missions lunaires.