The Цікавість Rover зробила кілька неймовірних відкриттів за п’ять років, якими вона діяла на поверхні Марса. І в ході проведення своїх досліджень, ровер також накопичив серйозний пробіг. Однак це, безумовно, стало несподіванкою, коли під час рутинних іспитів у 2013 році члени наукової команди Curiosity відзначили, що колеса його зазнали розривів у протекторах (наступні перерви, про які повідомлялося у 2017 році).
Дивлячись у майбутнє, дослідники Науково-дослідного центру Гленна НАСА сподіваються оснастити ровери нового покоління новим колесом. Він заснований на "весняній шині", яку NASA розробила разом з Goodyear ще в середині 2000-х. Однак замість того, щоб використовувати спіральні сталеві дроти, вплетені в сітчастий візерунок (що було частиною оригінальної конструкції), команда вчених NASA створила більш міцну та гнучку версію, яка могла б революційно досліджувати космос.
Коли справа йде до неї, Місяць, Марс та інші тіла Сонячної системи мають сувору, караючу місцевість. Що стосується Місяця, головним питанням є реголіт (ака. Місячний пил), який покриває більшу частину його поверхні. Цей дрібний пил, по суті, зубчасті шматочки місячної скелі, які грають хаос з двигунами та деталями машин. На Марсі ситуація дещо інша: реголіт і гострі скелі покривають більшу частину місцевості.
У 2013 році, лише через рік на поверхні, колеса ровера Curiosity почали проявляти ознаки зносу через несподівано проїжджаючи по суворій місцевості. Це змусило багатьох хвилюватися, що ровер може не змогти виконати свою місію. Це також змусило багатьох дослідницьких центрів NASA в Гленні переглянути проект, над яким вони працювали майже десять років до того, який був призначений для відновлення місій на Місяць.
Для NASA Glenn розробка шин займає фокус досліджень вже близько десяти років. У цьому відношенні вони повертаються до традиції інженерів та вчених НАСА, яка почалася ще в епоху Аполлона. У той час і американська, і російська космічні програми оцінювали кілька конструкцій шин для використання на місячній поверхні. Загалом було запропоновано три основні конструкції.
По-перше, у вас були колеса, спеціально розроблені для ровера Lunokhod, російського транспортного засобу, назва якого буквально перекладається як «Moon Walker». Конструкція колеса для цього ровера складалася з восьми шин з жорсткою облямівкою, які були з'єднані до своїх осей за допомогою спиць велосипедного типу. Металеві щілини також були встановлені на зовнішній стороні шини, щоб забезпечити кращу тягу до місячного пилу.
Тоді була концепція NASA для Модульованого транспортера обладнання (MET), розробленого за підтримки Goodyear. Цей візок без харчування прийшов з двома наповненими азотом гладкими гумовими шинами, щоб легше було перетягувати візок через місячний ґрунт і через скелі. А потім з’явилася конструкція Місячного автомобіля, що рухається (LRV), який був останнім автомобілем NASA, який відвідав Місяць.
Цей екіпаж транспортного засобу, який космонавти Аполлона використовували для їзди по складній місячній поверхні, спирався на чотири великі гнучкі колісні дротяні сітки з жорсткими внутрішніми рамами. У середині 2000-х, коли NASA почала планувати нові місії на Місяць (і майбутні місії на Марс), вони почали переоцінювати шини LRV та включати в дизайн нові матеріали та технології.
Плід цього оновленого дослідження стала весняною шиною, яка була роботою інженера-механіка-дослідника Віваке Аснані, який тісно співпрацював з Goodyear над її розробкою. Конструкція вимагала безповітряної, сумісної шини, що складається із сотень спіральних сталевих дротів, які потім були сплетені в гнучку сітку. Це не тільки забезпечило невелику вагу, але й надало шинам можливість підтримувати високі навантаження при дотриманні місцевості.
Щоб побачити, як весняна шина проїде на Марсі, інженери дослідницького центру NASA в Гленні почали випробовувати їх у лабораторії Схил, де вони провели їх через перешкоду, що імітувала марсіанське середовище. Хоча шини в цілому імітували пісок, вони відчували проблеми, коли сітчаста сітка деформувалася після переходу через зубчасті скелі.
Для вирішення цього питання Колін Крігер та Санто Падуя (інженер NASA та вчений з матеріалів відповідно) обговорили можливі альтернативи. Вчасно вони погодилися, що сталеві дроти повинні бути замінені нікелевим титаном, сплавом пам’яті форми, який здатний зберігати свою форму в жорстких умовах. Як пояснив Падуя у відео-сегменті NASA Glenn, натхнення використовувати цей сплав було дуже рідко:
«Щойно я опинився в будівлі, де знаходиться лабораторія« Схил ». І я був тут на іншій зустрічі з приводу роботи, яку я роблю у сплавах пам'яті форми, і мені трапляється наткнутися на Коліна в залі. І я був на кшталт "що ти робиш назад і чому ти не закінчився в лабораторії ударів?" - тому що я знав його як студента. Він сказав: "Ну, я закінчив навчання, і я працюю тут повний робочий день деякий час ... Я працюю на схилі".
Незважаючи на те, що працював у JPL протягом десяти років, Падуя раніше не бачив лабораторію «Схил» і прийняв запрошення подивитися, над чим вони працюють. Ввійшовши в лабораторію і переглянувши весняні шини, які вони випробовували, Падуя запитав, чи не виникають у них проблеми з деформацією. Коли Крегер визнав, що вони є, Падуя запропонував рішення, яке щойно сталося його областю експертизи.
"Я ніколи навіть не чув про сплави пам'яті форми форми, але знав, що [Падуя] був інженером з матеріалознавства", - сказав Крігер. "І так, з тих пір ми співпрацюємо над цими шинами, використовуючи його експертизу щодо матеріалів, особливо у сплавах пам'яті форми, щоб створити цю нову шину, яку, на нашу думку, дійсно вдасться до революції в планетарних шинах Rover і, можливо, навіть в шинах для Землі. . "
Ключовим фактором для формування сплавів пам’яті є їх атомна структура, яка зібрана таким чином, що матеріал «запам'ятовує» свою первісну форму і може повернутися до неї після того, як зазнав деформації та деформації. Побудувавши шину із сплаву пам'яті форми, інженери Глена відправили її в Лабораторію реактивних двигунів, де вона пройшла випробування в Марс-тестовому центрі життя.
В цілому, шини не тільки добре справлялися з імітованим марсіанським піском, але й змогли витримати покарання скельних відслонень без особливих труднощів. Навіть після того, як шини були деформовані аж до осей, вони змогли зберегти свою первісну форму. Вони також встигли це зробити, перевозячи значну корисну навантаження, що є ще однією умовою при розробці шин для розвідувальних транспортних засобів та роверів.
Пріоритетами для Марсової весняної шини (MST) є забезпечення більшої міцності, кращої тяги в м'якому піску та легшої ваги. Як вказує NASA на веб-сайті MST (частина веб-сайту Дослідницького центру Глена), існує три основні переваги щодо розвитку високоефективних шин, таких як Spring Wheel:
«По-перше, вони дозволять роверам досліджувати більші області поверхні, ніж це можливо. По-друге, оскільки вони відповідають місцевості і не опускаються стільки, як жорсткі колеса, вони можуть переносити більш важкі навантаження за однакову масу та обсяг. Нарешті, оскільки сумісні шини можуть поглинати енергію від ударів при помірній та високій швидкості, їх можна використовувати на екіпажних розвідувальних машинах, які, як очікується, рухатимуться зі швидкістю значно більшою, ніж нинішні марсоходи.
Перша доступна можливість випробувати ці шини - це лише кілька років, коли НАСА Марс 2020 Rover буде відправлено на поверхню Червоної планети. Потрапивши туди, ровер підбере місце, де цікавість та інші ровери відійшли, шукаючи ознаки життя у суворих умовах Марса. Ровер також має завдання готувати зразки, які згодом будуть повернені на Землю за допомогою екіпажу, який, як очікується, відбудеться десь у 2030-х роках.
