Nové flexibilní kolo Roveru odolává poškození při průzkumu vesmíru

Vyslání roveru do vesmíru, aby prozkoumalo další nebeská tělesa, přináší závratnou řadu výzev a jednou z nejsložitějších je zajistit, aby se vozidlo tam venku neporouchalo.

Aby to do značné míry zmírnil, tým leteckých inženýrů z Jižní Koreje navrhl flexibilní kolo, které nevyžaduje vzduchem plněnou trubici, může změnit svou velikost a může dostat pořádný výprask.

Ve skutečnosti přežil pád z výšky přes 13 stop (4 m) a dokonce projel ohněm, aniž by se rozpadl. Tady je klip:

Vědci se domnívají, že by to mohlo být užitečné pro vozidla pro průzkum Měsíce, která musí procházet nerovným písčitým a skalnatým terénem, ​​aby našla zajímavá místa, stejně jako měsíční jámy. To druhé se týká oblastí na Měsíci, které mohou astronauty chránit před radiací a divokými teplotními výkyvy na povrchu – od 260 °F (127 °C) ve dne až po minus 280 °F (-173 °C) v noci) – ale dostat se tam není žádná sranda.

Toto kolo využívá elastické ocelové pásy uspořádané ve tkaném, zkříženém spirálovém vzoru vhodném pro nesení zátěže. Princip je podobný jako u samonosné konstrukce Da Vinciho mostu, takže pásy se vzájemně podpírají bez potřeby lepidel nebo dalších spojovacích prvků.

Obrázek s laskavým svolením výzkumníků

Náboj kola spojuje dvě strany, které se mohou otáčet v opačných směrech, takže současná konstrukce se může radiálně rozšířit z kompaktního průměru 9 palců (230 mm) až na 19,7 palce (500 mm) bez pantu v dohledu.

„Na rozdíl od předchozích tvarově proměnlivých struktur, které se spoléhají na mechanické otočné spoje nebo měkké materiály, jako jsou tkaniny a elastomery, náš návrh využívá kontinuální deformaci poháněnou navíjecím mechanismem,“ řekl vedoucí výzkumník Seong-Bin Lee z Laboratoře aerospace Robotics & Mechanisms na jihokorejské univerzitě KAIST. „Tato flexibilita ve výběru materiálu umožňuje přizpůsobení struktury tak, aby splňovala požadavky různých extrémních prostředí mise.“

Zajímavé je, že tento prototyp kola používá stejnou tepelně zpracovanou uhlíkovou ocel SK5, jakou najdete v komerčních svinovacích metrech.

Konfigurace spirálového pásu umožňuje rozložení zatížení kola po celém těle kola. To vytváří anizotropní chování, kdy kolo vyžaduje minimální energii k navinutí pro skladování, ale odolává deformaci při vertikálním zatížení. Umožňuje také kolu účinně absorbovat otřesy, čímž zmírňuje poškození způsobené nerovným terénem během jízdy, pádů a vertikálních sjezdů.

Obrázek s laskavým svolením výzkumníků

Tým testoval tento design kola tak, že dva prototypy namontoval na figurínu roveru a nechal vozidlo projít ve venkovním prostředí simulujícím měsíční půdu s velkými překážkami. Nejen, že se úspěšně probojovalo přes oblast, ale také se vypořádalo s překážkou podobnou strmému schodišti se sklonem 34 stupňů, přežilo velké pády z výšky několika stop a po projetí ohněm se šouralo.

Pokroky v konstrukci komponent, jako je tento, jsou důležité, protože selhání kola by doslova zastavilo mimozemskou průzkumnou misi v jejích stopách. Rovery jsou vystaveny všem druhům poškození nárazem a abrazivním podmínkám a neexistují žádné způsoby, jak opravit vozítka na dálku.

Požadavky na odolnost zásadně utvářejí design roveru, a proto je výběr materiálu jedním z nejzásadnějších technických rozhodnutí při průzkumu vesmíru.

Obrázek s laskavým svolením výzkumníků

Loni v září snímek vozítka NASA Curiosity na Marsu (který tam přistál v roce 2012) odhalil, že jeho kola byla značně poškozena, když procházela drsnou krajinou Rudé planety. Různé promáčkliny a propíchnutí naštěstí během let nezabránily jeho provozu, ale klidně mohly. Rovery mohou vážit hodně (Curiosity přišla na tuny) a to může ještě více ztížit vzdorování opotřebení během dlouhých misí.

Tým doufá, že jeho design kola by mohl být nakonec integrován do systémů roverů pro budoucí průzkumné mise. Díky způsobu konfigurace by mohl obsahovat nerezovou ocel jako v tomto prototypu, vysokopevnostní elastické materiály nebo různé jiné kovy, které jsou vhodné do vesmírného prostředí.

Zdroj: KAIST přes Eurekalert