Най- Любопитство Ровър направи няколко невероятни открития през петте години, на които оперира на повърхността на Марс. И в хода на своите изследвания, роувърът е натрупал и сериозен пробег. Това обаче със сигурност дойде като изненада, когато по време на рутинни прегледи през 2013 г. членовете на научния екип на Curiosity отбелязаха, че колелата му са претърпели разкъсвания в протектора (последвани от счупвания, докладвани през 2017 г.).
В бъдеще изследователите от изследователския център в Глен на НАСА се надяват да оборудват роувъри от ново поколение с ново колело. Тя се основава на „пролетната гума“, която НАСА разработи с Goodyear още в средата на 2000-те. Въпреки това, вместо да използва спирални стоманени проводници, вплетени в мрежест модел (което беше част от оригиналния дизайн), екип от учени от НАСА създаде по-издръжлива и гъвкава версия, която може да революция в космическото проучване.
Когато стигне право до нея, Луната, Марс и други тела в Слънчевата система имат тежки, наказващи терени. В случая с Луната основният проблем е реголитът (известен още като лунен прах), който покрива по-голямата част от повърхността му. Този фин прах е по същество назъбени парчета лунна скала, които играят поразия с двигатели и компоненти на машината. На Марс ситуацията е малко по-различна, с реголит и остри скали, покриващи по-голямата част от терена.
През 2013 г., след само година на повърхността, колелата на роувъра Curiosity започнаха да показват признаци на износване поради преминаване на неочаквано тежки терени. Това накара мнозина да се притесняват, че роувърът може да не успее да изпълни мисията си. Той също така накара мнозина в изследователския център на Глена на НАСА да преразгледат дизайна, върху който са работили почти десетилетие преди това, който беше предназначен за подновяване на мисии до Луната.
За НАСА Глен развитието на гумите е фокус на изследванията вече около десетилетие. В това отношение те се връщат към почитаната от времето традиция на инженерите и учените от НАСА, започнала още в ерата на Аполон. По това време както американската, така и руската космическа програма оценяваха множество дизайни на гуми за използване на лунната повърхност. Като цяло бяха предложени три основни дизайна.
Първо имахте колелата, специално проектирани за роувър Lunokhod, руско превозно средство, чието име буквално се превежда като „Moon Walker“. Дизайнът на колелата за този роувър се състоеше от осем гуми с твърда джанта, които бяха свързани към осите си с спици от велосипед. От външната страна на гумата бяха монтирани и метални скоби, за да се осигури по-добро сцепление на лунния прах.
Тогава имаше концепцията на НАСА за Модулиран транспортер на оборудване (MET), разработен с подкрепата на Goodyear. Тази безмощна количка се предлагаше с две пълни с азот гладки гумени гуми, за да се улесни изтеглянето на количката през лунна почва и над скали. И тогава се появи дизайнът за лунното ровинг превозно средство (LRV), което беше последното превозно средство на НАСА, което посети Луната.
Това екипирано превозно средство, с което астронавтите Аполон се движеха по предизвикателната лунна повърхност, разчиташе на четири големи, гъвкави телени мрежи с твърди вътрешни рамки. През средата на 2000-те, когато НАСА започна да планира монтирането на нови мисии до Луната (и бъдещите мисии до Марс), те започнаха да преоценяват гумата LRV и да включват нови материали и технологии в дизайна.
Плод на това обновено изследване беше пролетната гума, която беше дело на инженера по механични изследвания Виваке Аснани, който работи в тясно сътрудничество с Goodyear, за да го разработи. Дизайнът изискваше безвъздушна, съвместима гума, съставена от стотици навити стоманени проводници, които след това бяха вплетени в гъвкава мрежа. Това не само осигури леко тегло, но също така даде възможност на гумите да поддържат високи натоварвания, като в същото време съответстват на терена.
За да видят как пролетната гума ще се движи на Марс, инженерите в НАСА изследователския център в Глен започнаха да ги изпитват в лабораторията „Склон“, където ги прокараха през курс на препятствия, симулиращ марсианската среда. Докато гумите като цяло се представиха добре в симулиран пясък, те изпитаха проблеми, когато телената мрежа се деформира след преминаване върху назъбени скали.
За да се справят с това, Колин Крисър и Санто Падуа (съответно инженер и учен по материали на НАСА) обсъдиха възможните алтернативи. След време те се съгласиха, че стоманените проводници трябва да бъдат заменени с никел титан, сплав на паметта на формата, която е в състояние да запази формата си при тежки условия. Както Падуа обясни във видео сегмент на НАСА Глен, вдъхновението да се използва тази сплав беше много често срещано:
„Случайно бях в сградата тук, където е лабораторията„ Склон “. И аз бях тук за различна среща заради работата, която върша във форми от сплави на паметта и случайно се сблъсквам с Колин в залата. И аз бях като „какво правиш назад и защо не си свършил в лабораторията за удар?“ - защото го познавах като студент. Той каза: „е, завършил съм и работя тук за кратко време на пълен работен ден… работя в„ Склоп “.
Въпреки че работи в JPL в продължение на десет години, Падуа не беше виждал лабораторията Slope преди и прие покана да види какво работят. След като влязоха в лабораторията и погледнаха пролетните гуми, които тестваха, Падуа попита дали имат проблеми с деформацията. Когато Крисчър призна, че са такива, Падуа предложи решение, което току-що се случи, беше неговото поле за експертиза.
„Никога преди не бях чувал за терминовите сплави на паметта на формата, но знаех, че [Падуа] е инженер по материалознание“, каза Креагер. „И така, оттогава ние си сътрудничим за тези гуми, използвайки неговата експертиза за материалите, особено във формата на сплави за памет, за да създадем тази нова гума, която смятаме, че наистина ще революционизира гумите на планетарни роувъри и потенциално дори гумите за Земята също . "
Ключът към оформянето на сплавите на паметта е тяхната атомна структура, която е сглобена по такъв начин, че материалът да „запомни“ първоначалната си форма и да може да се върне към нея, след като е подложен на деформация и напрежение. След като изградиха легирана гума за запаметяване на паметта, инженерите от Глен я изпратиха в лабораторията за реактивни двигатели, където беше тестван в Mars Life Test Facility.
Като цяло, гумите не само се представиха добре в симулиран марсиански пясък, но успяха да издържат без да се затрудняват да наказват скалните скали. Дори след като гумите бяха деформирани чак до осите си, те успяха да запазят първоначалната си форма. Те също успяха да направят това, докато носеха значителен полезен товар, което е друга предпоставка при разработването на гуми за проучвателни превозни средства и роувъри.
Приоритетите за пролетната гума на Mars (MST) са да предлага по-голяма издръжливост, по-добро сцепление с мек пясък и по-леко тегло. Както НАСА посочва на уебсайта на MST (част от уебсайта на изследователския център на Глен), има три основни предимства за разработването на високопроизводителни гуми като Spring Wheel:
„Първо, те биха позволили на роувърите да изследват по-големи участъци на повърхността, отколкото е възможно в момента. Второ, тъй като те съответстват на терена и не потъват толкова, колкото твърдите колела, те могат да носят по-големи полезни товари за същата дадена маса и обем. И накрая, тъй като съвместимите гуми могат да поемат енергия от удари при умерена до висока скорост, те могат да бъдат използвани в екипажи за проучване, които се очаква да се движат със скорост, значително по-висока от сегашните марсоходи. “
Първата налична възможност за тестване на тези гуми е само след няколко години, когато НАСА Марс 2020 Rover ще бъдат изпратени на повърхността на Червената планета. След като там, роувърът ще вземе там, където Curiosity и други гребци са заминали, търсейки признаци на живот в суровата среда на Марс. Роувърът има също така задача да подготви проби, които в крайна сметка ще бъдат върнати на Земята чрез мисията на екипажа, която се очаква да се проведе някъде през 2030-те.
