In timp ce cea mai noua anvelopa a NASA este rezultatul a ani de cercetare si dezvoltare, a fost o intalnire intamplatoare intre vechii colegi care a mutat-o de la un proiect unic de cercetare si dezvoltare la o piesa cheie a viitoarei misiuni pe Marte.
Echipa de la NASA Glenn Research Center din Cleveland a proiectat o anvelopa – anvelopa de primavara Shape Memory Alloy (SMA) – care poate rezista la incarcatura grea a unui rover lunar in timp ce traverseaza terenul aspru, stancos din Marte si suporta temperaturi extreme.
Si, desi data lansarii este la ani distanta, utilizarile practice ale tehnologiei au aparut deja pe piata consumatorilor.
Ochii pe luna
La mijlocul anilor 2000, inginerii au inceput sa lucreze la un nou concept de anvelope ca parte a programului Constellation. Scopul programului a fost de a pune oamenii si masinile pe Luna ca o piatra de lansare spre Marte.
In timp ce acel program a fost in cele din urma eliminat treptat, o noua iteratie, Artemis, a fost formata pentru a construi un rover pe care oamenii sa-l poata folosi pe perioade lungi pe luna.
Echipa s-a uitat inapoi la misiunile lunii Apollo (15-17) la inceputul anilor 1970, pentru indrumare cu o anvelopa. Au putut vedea anvelopele originale cu plasa de sarma de la Apollo Lunar Rover si au discutat cu unii dintre inginerii implicati.
“In spatiu, aveti de-a face cu o multime de provocari unice; aveti temperaturi. Pe luna poate cobori pana la minus-200 de grade”, a declarat pentru Tire Business Colin Creager, un inginer mecanic al NASA care lucreaza la proiect.
“Au, de asemenea, temperaturi ridicate. Nu exista atmosfera pe Luna, o atmosfera subtire pe Marte si atunci cand stati in jurul soarelui direct, temperaturile pot deveni foarte ridicate”.
Cauciucul nu va functiona la aceste temperaturi: presiunea este prea mica si exista o multime de radiatii, a spus el.
Pentru roverii de pe Marte, NASA a descoperit ca utilizarea unui tip special de suspensie „pasiva” si a unei roti rigide a fost cel mai eficient mod de a evita aceste probleme.
Dar, deoarece obiectivul proiectului a fost transportarea membrilor echipajului pe Luna, echipa stia ca o roata rigida este exclusa.
“Nu ai putea avea oameni care sa circule cu o viteza de 20 mph pe roti metalice neindemanatice. Ar fi foarte ineficient, incomod si probabil ar suferi multe daune”, a spus Creager.
Folosind ca inspiratie anvelopele de primavara Apollo, NASA a colaborat cu Goodyear pentru a construi anvelope prototip si a le testa.
In 2009, Goodyear si NASA au introdus o anvelopa din otel cu arc conceputa pentru a transporta o sarcina mai grea pe o distanta mai mare decat anvelopa cu plasa de sarma Apollo. Spre deosebire de constructia Apollo de fire drepte tesute impreuna, aceste noi anvelope erau realizate din fire infasurate.
„Am aflat repede ca nu se mareste bine”, a spus Creager, deoarece punctul de rupere – sau punctul in care metalul s-ar deforma permanent – a limitat „spatiul de proiectare”, a spus el.
“Nu am putut face sarcini foarte mari, o multime de deformari sau anumite forme.”
Intalnire intamplatoare
In timp ce Creager a spus ca echipa a gasit modalitati structurale de a regla anvelopele si de a depasi limitele, nu a fost raspunsul pe care l-au cautat.
Apoi, intr-o zi, Creager a dat peste un vechi coleg, Santo Padula.
„S-a intamplat doar intamplator, intr-adevar”, a spus Creager.
Padula era interesat sa vada laboratorul si munca echipei.
„I-am aratat-o si ochii i s-au luminat”, a spus Creager.
Padula, om de stiinta al materialelor NASA, lucra cu aliaje cu memorie de forma.
„M-am uitat la (anvelope) si am spus:„ Nu aveti o problema cu deformarea plastica in asta? ” „Mi-a amintit Padula intr-un videoclip nasa.gov. „… El a spus:„ Da ”si am spus„ Am solutia ta ”.
Creager a spus, ca ingineri mecanici, cautau modalitati structurale de a creste sarcina, dar schimbarea materialului nu era ceva ce avusesera in vedere.
„Acest material special nu se deformeaza ca un material conventional, unde in aceste materiale, atunci cand punem stres pe ele, practic intindem legaturile dintre structura atomica”, a spus Padula.
“Acest material are o caracteristica unica care ii permite sa faca o rearanjare atomica pentru a se potrivi deformarii.”
Aliajul de nichel titan a permis ca pneul de primavara SMA sa se deformeze si sa revina la forma cu 20-30 la suta mai mult decat versiunea anterioara.
„Am putea deforma acest lucru pana la ax si sa-l readucem in forma”, a spus Creager.
Mergand spre Marte
Interesul fata de programul lunar – si de anvelopa – a ramas putin linistit, dar Creager a spus ca echipa a facut presiuni pentru ca proiectul de anvelope sa continue.
In curand, a existat o noua cerere de anvelope pentru rover-urile Marte.
„Misiunile deveneau din ce in ce mai agresive cu roveri mai mari si mai complexi”, a spus Creager. “Am vazut apoi deteriorarea rotilor pe Curiosity. Deci, asta a adus intr-adevar tehnologia in stil de primavara in partea martiana a lucrurilor.”
Imaginile de pe Marte au aratat gauri si alte deteriorari ale rotilor rigide ale Curiosity Rover.
Anvelopele vor fi utilizate intr-o misiune care va fi lansata in 2026. Misiunea este in sprijinul Perseverance Rover care a aterizat pe Marte in februarie.
Perseverenta colecteaza probe in canistre si le lasa in depozitele din jurul lui Marte.
Intr-un parteneriat cu Agentia Spatiala Europeana, NASA va trimite pe Marte un „rover mai mic si mai rapid” care nu are toate camerele si echipamentele stiintifice ale Perseverentei.
Scopul roverului este de a ridica canistrele si a le intoarce la un vehicul de lansare, care va ateriza pe Marte in acelasi timp, a spus Creager.
Odata lansat in spatiu, un orbitator va prelua probele si le va returna pe Pamant in jurul anului 2031.
“Daca totul merge bine, speram ca vom invata multe despre Marte”, a spus Creager. „Daca poti aduce o parte din Marte inapoi pe Pamant si o poti pune in aceste laboratoare de inalta clasa, poti afla mai multe despre asta”.
Utilizari practice
Creager a spus ca exista interes pentru tehnologia pentru bunurile de larg consum, in special din punct de vedere al durabilitatii si durabilitatii.
Echipa de la NASA a creat recent o versiune spinoff a anvelopei de primavara SMA pentru masini si camioane pe care a testat-o pe un Jeep Wrangler.
„Nu exista niciun motiv pentru care nu poti lua acelasi design si sa le infasori in cauciuc”, a spus Creager. „Atunci ai in esenta o anvelopa pe Pamant care arata si se simte ca o anvelopa traditionala, dar nu are aer.
„Nu ar trebui sa-ti faci griji niciodata daca ai o anvelopa decolata sau daca conduci subinflat”.
NASA a colaborat, de asemenea, cu Smart Tire Co. Inc. – o startup din 2020 fondata de campionul „Survivor”, Earl Cole si Brian Yennie, inginer blockchain, pentru a utiliza aliajul cu memorie de forma pentru a construi un nou tip de anvelopa pentru bicicleta, numita anvelope METL .
Smart Tire si-a prezentat Mars Bike in martie.
(via »)
