Tulevassa Mars-kulkijassa saattaa olla muotoa muuttavia ominaisuuksia. Tämä innovatiivinen tekniikka ei ole aivan kuin 'Terminator 2:n' neste-metallipolymorfoimisrobotti, mutta se ratkaisee ongelman, joka on vaivannut aikaisempia rovereita: pyörien kulumisen.
NASAn Glenn Research Center käyttää nyt muotomuistiseoksia (SMA) parempien pyörien rakentamiseen Marsissa ajamiseen.
NASAn Glenn Research Centerin insinöörit kokoavat uuden muodon muistimetalliseosrenkaan ennen testausta Simulated Lunar Operations Laboratoryssa.
Kiitos: NASA
'Glenn aloitti työskentelyn Yhdysvaltain rengasteollisuuden kanssa vuosia sitten kehittääkseen paremman ei-pneumaattisen tai ilmattoman renkaan Kuuhun', sanoi Vivake Asnani, Glennin johtava rengasinsinööri. 'Tämä johti edistykselliseen renkaaseen, joka tunnetaan nimellä Spring Tire ja joka rakennettiin käyttämällä teräsjousiverkostoa ja joka mukautui ja muotoutui maastoon kuten perinteinen kumirengas.'
Näistä muotoa muuttavista materiaaleista valmistetut renkaat voivat 'joustaa' maaston mukana. Tämä tarkoittaa, että renkaat mukautuisivat pohjimmiltaan topografiaan, oli se sitten kivinen, hiekkainen, kalteva tai tasainen. Nämä uudentyyppiset renkaat kestävät raakoja, teräviä, teräviä kiviä, jotka ovat kaivaneet reikiä Curiosity Roverin pyöriin peittämällä kivet sen sijaan, että ne puhkaisevat niitä. NASA Glennin insinöörien mukaan muotoa muuttavat renkaat tarjoavat myös tasaisemman ajon – melkein kuin iskunvaimentimien lisääminen – mikä auttaa minimoimaan mahdollisia vaurioita roverin järjestelmille.
Lähikuva Curiosityn vasemman ja keskimmäisen pyörän rikkinäisistä puuroista. Kiitos: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Curiosity Rover -projektin tutkija Ashwin Vasavada sanoi, että he eivät odottaneet kohdataan sellaisia 'teräviä' kiviä, jotka ovat vaurioittaneet roverin pyöriä. Gale Crater – jossa Curiosity on kiertänyt laskeutumisestaan vuonna 2012 – on odotettua kalliimpaa ja vaikeampaa. Lisäksi vain mönkijän ajamisen fysiikka on itse asiassa luonut joitakin reikiä ja repeämiä, jotka näkyvät enimmäkseen etupyörissä.
'Teimme testejä ja näimme, kuinka yksi pyörä voi työntää toisen pyörän kiveen, mikä pahensi vaurioita', Vasavada kertoi minulle vuonna 2016. 'Nyt ajetaan varovaisemmin emmekä aja niin kauan kuin ennen. Olemme pystyneet tasoittamaan vahingot hyväksyttävämpään hintaan.'
Jokainen Curiosityn pyörä, samoin kuin Mars 2020 Perseverance Rover -renkaan pyörät, on koneistettu lentoluokan alumiinilohkosta ja varustettu titaanipinnoilla. Perseverancen pyörät ovat halkaisijaltaan hieman suurempia ja kapeampia kuin Curiosityn, ja renkaat ovat lähes millimetrin paksumpia. (Curiosityt ovat 0,75 millimetriä paksuja.) Niissä on myös uudet kulutuspinnat eli renkaat: Curiosityn 24 chevron-kuvioisen kulutuspinnan sijaan on 48 kevyesti kaarevaa kulutuspinta.
NASAn Curiosityn (vasemmalla) ja Perseverance-mönkijän alumiinivanteet. Hieman halkaisijaltaan suurempi ja kapeampi, 20,7 tuumaa (52,6 senttimetriä) verrattuna 20 tuumaan (50,8 senttimetriä), Perseverancen renkaissa on kaksi kertaa enemmän kulutuspintaa, ja ne ovat kevyesti kaarevia chevron-kuvioinnin sijaan. Kiitos: NASA/JPL-Caltech.
NASAn Jet Propulsion Laboratoryn Mars Yardilla tehdyt laajat testit ovat osoittaneet, että nämä kulutuspinnat kestävät paremmin terävien kivien painetta ja pitävät yhtä hyvin tai paremmin kuin Curiosityn hiekalla ajettaessa.
Sinnikkyys on nyt pakattu ja rea dy lentää Marsiin, laukaisun on määrä tapahtua heinäkuussa 2020. Mutta tulevat mönkijät voisivat käyttää uusia muotoa muuttavia renkaita parantaakseen mönkijän kykyä toimia erittäin kivisessä maastossa ja Marsin kylmissä lämpötiloissa. Tämä houkuttelee tehtäväsuunnittelijoita tulevaa käyttöä varten Marsilla sen kevyemmän painon, vetokyvyn ja kestävyyden vuoksi.
'Kehitämme Mars-luokan materiaalia, joka parantaa huomattavasti SMA-kykyä ja mahdollistaa materiaalin palautuvien muodonmuutosten ankarassa Marsin ympäristössä suorituskyvystä tinkimättä', sanoi tohtori Santo Padula, johtava SMA-materiaalit ja suunnitteluinsinööri Glennistä.
SMA-renkaita testataan nyt klo Glennin Simulated Lunar Operations Lab. R Tiukat testit ovat osoittaneet, että renkaan pito täyttää tai ylittää kaikki pidon suorituskykyvaatimukset ja antavat rover-kuljettajille mahdollisuuden ylittää vaihtelevia maastoja. Tehokkaammat renkaat mahdollistavat myös rover-suunnittelun, jossa käytetään neljää rengasta aikaisempien kuuden renkaan kokoonpanojen sijaan. NASA sanoo, että tulevaisuuden ihmisen tutkimus- tai robottitehtävissä nämä renkaat voivat tarjota arvokasta joustavuutta ajoneuvojen ja avaruusalusten suunnittelussa.
Tätä tekniikkaa ei voitaisi käyttää vain Marsissa, vaan myös maapallolla. NASA sanoo, että konsepti SMA-henkilörengas on testattu, ja se voisi lopulta korvata perinteiset ilmatäytteiset renkaat, mikä eliminoi puhkeamisriskin ja alipaineisilla renkailla ajamisen sekä parantaa polttoainetehokkuutta ja turvallisuutta.
Lisätietoja:
NASA Glenn
Perseverance Roverin tiedot
Yksityiskohtaiset tiedot Curiosity Roverin pyörän vaurioista Emily Lakdawallalta, The Planetary Society