Ekstremalne amplitudy temperatury na Księżycu i na Marsie sprawiają, że klasyczne pneumatyczne koła z gumowymi oponami nie zdałyby egzaminu. Tradycyjne samochodowe alufelgi byłyby za ciężkie. W razie złapania flaka na ostrym kamieniu nie byłoby komu założyć zapasu. Trzeba było wymyślić inne rozwiązania.

Pierwszym wehikułem poruszającym się na kołach poza Ziemią był radziecki Łunochod-1, który wylądował na Księżycu w listopadzie 1970. Łazik wyposażony był w osiem kół, każde z niezależnym napędem i zawieszeniem. Pierwotnie konstruktorzy rozważali system gąsienicowy, ale go odrzucili. Za taką decyzją przemawiały trzy główne powody. Blokada którejkolwiek z gąsienic skutkowałaby końcem mobilności łazika. Gąsienice byłyby siłą rzeczy cięższe, bo przecież w środku gąsienic też są koła. Decydujący był jednak limit zasilania, który wynosił 300 W. To połowa tego, co generuje przeciętny zasilacz do peceta i zatrważająco mała ilość jak na wprawianie w ruch pojazdu o masie 756 kg.

Za produkcję kosmicznych kół odpowiedzialna była Państwowa Fabryka Rowerów w Charkowie, produkująca między innymi najnowocześniejszy sprzęt dla radzieckich olimpijczyków. Koła miały średnicę 51 cm, szerokość 20 cm. Stosunkowo lekka konstrukcja koła składała się z trzech obręczy przyczepionych do piasty szprychami, z zewnątrz powleczonymi siatką. Każde z ośmiu kół musiało unieść blisko 100 kg masy, natomiast zaprojektowane były pod kilkukrotnie większe obciążenia. Pojazd mógł jechać przy sprawnych przynajmniej dwóch z czterech kół z każdej strony. Jako mechanizm awaryjny przy ośce każdego koła zamontowany był niewielki ładunek wybuchowy.

Koła Łunochoda nie były skrętne. Zmiana kierunku jazdy następowała przez zmianę prędkości strony lewej w stosunku do prawej. Maszyna osiągała dwie prędkości. Niższa to 0,8 km/h, wyższa to 2 km/h. Z jednej strony to skutek cieniutkiego strumyczka zasilającego stałoprądowe silniki w piastach. Z drugiej i tak pięcioosobowe ekipy sterujące łazikiem z Ziemi wychodziły całe spocone po każdej dwugodzinnej zmianie. Pilot musiał ominąć przeszkody, bazując na statycznym zdjęciu otoczenia wysyłanym co 20 s z 2,5 sekundowym opóźnieniem na transmisję.

Kolejne kółka zaprojektowane na księżycowe warunki należały do wehikułu Luna Roving Vehicle. Pojazd podobny do samochodu miał tylko cztery koła, o średnicy 81,8 cm i szerokości 23 cm, a więc nieco większe od tych w Łunochodzie. Konstrukcja koła bazowała na feldze wykonanej z aluminium. Do niej przytwierdzona była opona wykonana z ocynkowanej siatki. Połowę zewnętrznej powierzchni jezdnej koła zajmowały tytanowe szewrony, które pełniły rolę bieżnika. Wewnątrz siatkowej opony zamontowano tytanową obręcz o mniejszej średnicy, która zabezpieczała konstrukcję przed mocniejszymi uderzeniami. Całość ważyła niecałe 5,5 kg.

Zarówno przednia, jak i tylna para kół LRV była skrętna, co zapewniało ciaśniejsze promienie skrętu. W razie awarii można było jedną parę kół zablokować i manewrować tylko drugą. Każde koło napędzano niezależnym stałoprądowym silnikiem 190 W. Prędkość maksymalna pojazdu była zależna od rodzaju terenu, ale w sprzyjających okolicznościach wynosiła 13 km/h.

Dalszy rozwój łazików przyspieszyły misje na Marsa. Malutki łazik Sojourner z misji Mars Pathfinder, który wylądował na czerwonej planecie w lipcu 1997 roku, wprowadził modę na konstrukcje sześciokołowe z zawieszeniem typu Rocker-Bogie, umożliwiające bezpieczne pokonywanie większych przeszkód i teren o znacznym nachyleniu. Tak zaprojektowany jest też największy i najnowocześniejszy łazik Curiosity, poruszający się po Marsie od sierpnia 2012 roku.

Koła Curiosity mają średnicę 50 cm oraz szerokość 40 cm i są wykonane z litego bloku aluminium, przy czym powierzchnia jezdna jest bardzo cienka, o grubości zaledwie 0,75 mm. Pokrywa ją szewronowy bieżnik, wystający na 7,5 mm, który nie tylko zapewnia przyczepność do podłoża i odporność na poślizgi boczne, ale jest też elementem wzmacniającym filigranową konstrukcję zewnętrzną. Koło wzmacniają trzy obręcze: dwie na brzegach oraz dodatkowa mniej więcej w jednej trzeciej szerokości, do której przymocowanych jest sześć grubszych szprych. Koła łazika są niezależnie napędzane, przy czym każde przednie i tylne ma dodatkowe silniczki manewrowe. Dzięki nim łazik może skręcać w miejscu. Prędkość maksymalna Curiosity to tylko 90 m/h, przy czym normalnie jeździ o połowę wolniej. Ze względu na odległość Marsa od Ziemi nie jest to żadną wadą, ponieważ pilot widzi obraz z kamer łazika z opóźnieniem od 3 do 22 minut. Przy takich czasach każdy ruch musi być dobrze przemyślany, przynajmniej dopóki łaziki nie zostaną wyposażone w autonomiczne kierowanie. A przy większych prędkościach znowu trzeba będzie wymyślać kosmiczne koło na nowo.

Artykuł ukazał się w Pixelu #37, którego nakład został już wyczerpany. Zapraszamy jednak do sklepu Pixela po inne wydania magazynu w druku oraz po cyfrowe wersje.