เทคโนโลยีแบตเตอรี่ของ GM ถูกใช้ขับเคลื่อนยานสำรวจดวงจันทร์ LTV ในโครงการ Artemis ของ NASA

กลุ่มพันธมิตร ลูนาร์เอาต์โพสต์ (Lunar Outpost) ได้ประกาศจับมือกับยักษ์ใหญ่แห่งอุตสาหกรรมยานยนต์ เจเนอรัล มอเตอร์ส (General Motors: GM) เพื่อพัฒนารถสำรวจบนดวงจันทร์รุ่นใหม่ให้แก่องค์การนาซา โดย GM จะเข้ามาสนับสนุนเทคโนโลยีหลัก เช่น ระบบแบตเตอรี่ แชสซี และระบบควบคุมอัตโนมัติ ซึ่งถือเป็นการผนึกกำลังระหว่างเทคโนโลยียานยนต์โลกและภารกิจสำรวจอวกาศครั้งประวัติศาสตร์

ขณะนี้ NASA กำลังเดินหน้าโครงการ Artemis เพื่อส่งมนุษย์กลับสู่ดวงจันทร์เป็นครั้งแรกในรอบกว่าครึ่งศตวรรษ โดยตั้งชื่อตามเทพีแห่งดวงจันทร์ในตำนานกรีก โครงการนี้แบ่งออกเป็นหลายเฟส และคาดว่าจะมีการลงจอดจริงในภารกิจ Artemis 3 ภายในปี 2027

สำหรับภารกิจ Artemis 5 นาซามีแผนที่จะส่งรถสำรวจรุ่นใหม่ หรือ Lunar Terrain Vehicle (LTV) ลงจอดพร้อมกับนักบินอวกาศ เพื่อใช้เดินทางและขนส่งอุปกรณ์บนพื้นผิวดวงจันทร์ ซึ่งเป็นการสานต่อแนวคิดจากรถสำรวจ Lunar Roving Vehicle (LRV) ที่เคยถูกใช้ในภารกิจ Apollo 15 เมื่อปี 1971

ปัจจุบันมีบริษัท 3 กลุ่มใหญ่ที่อยู่ระหว่างการเสนอแนวทางพัฒนา LTV ให้ NASA ได้แก่ Intuitive Machines, Lunar Outpost, และ Venturi Astrolab โดย NASA คาดว่าจะประกาศคัดเลือกพันธมิตรหลักอย่างเป็นทางการภายในไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้า หรืออย่างช้าที่สุดภายในสิ้นปีนี้

การยกระดับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ครั้งใหญ่

การพัฒนาแบตเตอรี่สำหรับยาน LTV นับเป็นความท้าทายอย่างยิ่ง เนื่องจากสภาพแวดล้อมบนพื้นผิวดวงจันทร์มีความสุดขั้ว

ยาน Apollo แบบเดิม ยานสำรวจดวงจันทร์ในโครงการ Apollo เช่น Apollo 15 ในปี 1971 ใช้แบตเตอรี่แบบไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ 2 ก้อน ขนาด 36 โวลต์ แบบซิลเวอร์-ซิงค์ และ โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ แบตเตอรี่เหล่านี้ถูกจำกัดด้วยความไวต่ออุณหภูมิและไม่สามารถชาร์จซ้ำได้ ทำให้มีระยะทางจำกัดสูงสุด 57 ไมล์ หรือ 92 กิโลเมตร ตลอดอายุการใช้งาน

ยาน LTV แบบใหม่ ยาน LTV จะใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จใหม่ได้ ซึ่งคาดว่าจะมีอายุการใช้งานถึง 10 ปี และมีระยะทางการใช้งานตลอดอายุอย่างน้อย 19,000 ไมล์ หรือ 30,000 กิโลเมตร ซึ่งมากกว่าระยะทางที่ยานสำรวจดวงจันทร์เดิมเดินทางไปรวมกันเกือบ 1,000 เท่า

ความทนทานต่อสภาวะสุดขั้ว

ยาน LTV ถูกออกแบบมาเพื่อให้ทนทานต่อสภาพพื้นผิวที่รุนแรงของดวงจันทร์ แบตเตอรี่จะต้องอยู่รอดได้ในความมืดสนิทตลอดช่วงกลางคืนของดวงจันทร์ที่ยาวนานถึง 14 วัน ซึ่งอุณหภูมิสามารถลดลงต่ำถึง -334 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ -173 องศาเซลเซียส

เพื่อรับมือกับสภาพอากาศดังกล่าว GM จึงไม่ได้สร้างองค์ประกอบแบตเตอรี่ใหม่ทั้งหมด แต่ได้ปรับปรุงการออกแบบล่าสุดจากแบตเตอรี่รถยนต์บนโลก

แนวคิด LTV ของ Lunar Outpost จะขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีแคโทดเป็น NCMA ประกอบด้วยนิกเกิล โคบอลต์ แมงกานีส อะลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ให้ความหนาแน่นพลังงานสูง ช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้าง และอายุการใช้งานยาวนาน

แบตเตอรี่เหล่านี้คล้ายกับระบบ NCMA ที่ใช้ในรถยนต์ EV บนโลกของ GM เช่น Chevrolet Equinox EV และ GMC Hummer EV แต่ได้รับการปรับปรุงอย่างมากเพื่อให้มีความน่าเชื่อถือเป็นพิเศษ และต้องเป็นแบบ fault-tolerant ซึ่งหมายความว่ามันจะยังคงทำงานได้แม้ว่าเซลล์บางส่วนจะล้มเหลว

แบตเตอรี่ถูกติดตั้งองค์ประกอบความร้อนและฉนวนกันความร้อนที่สำคัญ เพื่อปกป้องมันจากอุณหภูมิที่หนาวจัด

และเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ GM ใช้เทคนิคที่เรียกว่า การเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงยิ่งยวด หรือ Super-precise laser welding) และการสแกนด้วยแฟลชเทอร์โมกราฟี (flash thermography) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นสำหรับชุดแบตเตอรี่ EV บนโลก เพื่อประเมินรอยเชื่อมทุกจุดและป้องกันข้อบกพร่อง

คุณสมบัติจากรถบรรทุก Super Truck

บริษัท GM ยังรับผิดชอบแชสซี หรือโครงสร้างหลักของยานพาหนะ และส่วนประกอบระบบกันสะเทือน รวมถึงคุณสมบัติการควบคุมอัตโนมัติ ยาน LTV ถูกออกแบบให้มีแบตเตอรี่ฝังอยู่ในแชสซี เพื่อให้มีจุดศูนย์ถ่วงต่ำ (Low center of gravity) ช่วยให้การควบคุมไดนามิกของยานยนต์ดีขึ้น

แมตต์ นาสซอย (Matt Nassoiy) ผู้จัดการวิศวกรรมโครงการของ GM กล่าวว่า "GMC Hummer คือซูเปอร์ทรัค และนี่คือ ซูเปอร์ทรัคสำหรับดวงจันทร์"

ยาน LTV ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า 4 ตัว มากกว่ารถ Hummer EV หนึ่งตัว และใช้ระบบบังคับเลี้ยวอิสระทั้งสี่ล้อ ทำให้สามารถเคลื่อนที่แบบ Crab Walk หรือหมุนรอบตัวเอง (Zero-point turning) ได้เช่นเดียวกับ Hummer EV โดยยานถูกออกแบบให้มีความเร็วสูงสุด 15 ไมล์ต่อชั่วโมง หรือ 25 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่จะเคลื่อนที่จริงที่ราว 9 ไมล์ต่อชั่วโมง หรือ 14.5 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เพื่อความปลอดภัยภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงและแรงยึดเกาะต่ำบนพื้นผิวดวงจันทร์

การขับเคลื่อนอัตโนมัติ

ยาน LTV ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เข้าถึงและควบคุมได้ง่ายสำหรับนักบินอวกาศในชุดอวกาศ แต่คาดว่าส่วนใหญ่จะขับเคลื่อนด้วยตัวเองโดยมีการควบคุมดูแลน้อยที่สุด หรือจะถูกควบคุมโดยผู้ขับขี่บนโลก โดยใช้เซ็นเซอร์หลายชนิด รวมถึง LiDAR, เรดาร์ และกล้องความละเอียดสูง

มาธู รากาแวน (Madhu Raghavan) ผู้จัดการกลุ่มสถาปัตยกรรมแบตเตอรี่และระบบของ GM ระบุว่า ในช่วงที่ยานสำรวจปฏิบัติการแบบอัตโนมัติบนดวงจันทร์ หน้าที่หลักอย่างหนึ่งคือการทำแผนที่พื้นผิวที่เกี่ยวข้อง เพื่อสร้างระบบอัตโนมัติในลักษณะเดียวกับ Super Cruise สำหรับพื้นผิวดวงจันทร์เพื่อให้นักบินอวกาศปฏิบัติตาม

"เราพยายามให้ภาระทางปัญญา (Cognitive load) ของ [นักบินอวกาศ] ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้" เดฟ โรบินสัน เพื่อนร่วมงานของ นาสซอย กล่าวเสริม "มันต้องขับง่าย และยานต้องมีเสถียรภาพ"

ดร. บรูซ บราวน์ รองประธานฝ่ายการเติบโตและกลยุทธ์ของ GM Defense กล่าวว่า "ความท้าทายที่รุนแรงน้อยกว่าการขนส่งนักบินอวกาศของเราข้ามพื้นผิวของดวงจันทร์อย่างปลอดภัยมีน้อยมาก" GM คาดหวังว่าการทำงานในโครงการนี้จะช่วยยกระดับกิจกรรมที่เกี่ยวข้องใน GM Defense ซึ่งมุ่งเน้นการสนับสนุนลูกค้าทั่วโลกด้วยโซลูชั่นไฟฟ้าและอัตโนมัติ