Merak Rover Mars yüzeyinde çalıştığı beş yıl boyunca inanılmaz keşifler yaptı. Ve araştırmasını yürütürken, rover da ciddi bir kilometre aldı. Bununla birlikte, 2013'teki rutin muayeneler sırasında, Merak bilim ekibinin üyelerinin tekerleklerinin basamaklarında yırtılma yaşadığını belirtmesi kesinlikle sürpriz oldu (bunu 2017'de bildirilen molalar izledi).
Geleceğe bakacak olursak, NASA’nın Glenn Araştırma Merkezi’ndeki araştırmacılar, yeni nesil rotaları yeni bir çarkla donatmayı umuyor. NASA'nın 2000'lerin ortalarında Goodyear ile geliştirdiği “Yay Lastiği” ne dayanmaktadır. Bununla birlikte, örgü desenine dokunan (orijinal tasarımın bir parçası olan) sarmal çelik teller kullanmak yerine NASA bilim adamları ekibi, uzay araştırmalarında devrim yaratabilecek daha dayanıklı ve esnek bir versiyon yarattı.
Aşağı doğru geldiğinde, Ay, Mars ve Güneş Sistemi'ndeki diğer bedenler sert ve cezalandırıcı bir alana sahiptir. Ay söz konusu olduğunda, asıl mesele yüzeyinin çoğunu kapsayan regolittir (diğer adıyla Ay tozu). Bu ince toz, aslında motorlar ve makine bileşenleri ile tahrip eden ay taşının pürüzlü parçalarıdır. Mars'ta durum, arazinin çoğunu kaplayan regolit ve keskin kayalar ile biraz farklıdır.
2013 yılında, yüzeyde sadece bir yıl sonra, Curiosity gezgininin tekerlekleri, beklenmedik derecede sert arazide ilerlediği için aşınma ve yıpranma belirtileri göstermeye başladı. Bu, birçok kişinin gezicinin görevini tamamlayamayacağından endişelenmesine yol açtı. Ayrıca NASA’nın Glenn Araştırma Merkezi’ndeki birçoğu, yaklaşık on yıl önce üzerinde çalıştıkları bir tasarımı yeniden düşünmelerini sağladı ve bu da Aya yenilenen görevler için tasarlandı.
NASA Glenn için, lastik gelişimi yaklaşık on yıldır bir araştırma odağı oldu. Bu bağlamda, Apollo döneminde başlayan NASA mühendisleri ve bilim adamlarının zaman onurlu bir geleneğine geri dönüyorlar. O zamanlar, hem Amerikan hem de Rus uzay programları, ay yüzeyinde kullanılmak üzere birden fazla lastik tasarımını değerlendiriyordu. Genel olarak, üç ana tasarım önerilmiştir.
İlk olarak, adı tam anlamıyla “Moon Walker” anlamına gelen Rus bir araç olan Lunokhod gezgini için özel olarak tasarlanmış tekerlekleriniz vardı. Bu gezici için tekerlek tasarımı, akslarına bisiklet tipi jant teli ile bağlanan sekiz rijit jantlı, tel örgü lastikten oluşuyordu. Ay tozunda daha iyi çekiş sağlamak için lastiğin dış tarafına metal kelepçeler de takıldı.
Ardından NASA’nın Goodyear desteği ile geliştirilen bir Modüler Ekipman Taşıyıcı (MET) konsepti vardı. Bu güçsüz araba, arabayı ay toprağından ve kayaların üzerinden çekmeyi kolaylaştırmak için iki azot dolu, pürüzsüz kauçuk lastikle geldi. Ve sonra Ay'ı ziyaret eden son NASA aracı olan Lunar Roving Vehicle (LRV) için tasarım vardı.
Apollo astronotlarının zorlu ay yüzeyinde dolaştığı bu mürettebatlı araç, sert iç çerçevelere sahip dört büyük, esnek tel örgü tekerleğe dayanıyordu. 2000'lerin ortalarında, NASA Ay'a yeni misyonlar (ve gelecekteki Mars misyonları) monte etmeyi planladığında, LRV lastiğini yeniden değerlendirmeye ve tasarıma yeni malzemeler ve teknolojiler dahil etmeye başladılar.
Bu yenilenen araştırmanın meyvesi, onu geliştirmek için Goodyear ile yakından çalışan mekanik araştırma mühendisi Vivake Asnani'nin işi olan Spring Tire'dı. Tasarım, yüzlerce sarmal çelik telden oluşan havasız, uyumlu bir lastik gerektirdi ve daha sonra esnek bir ağ haline getirildi. Bu sadece hafifliği sağlamakla kalmadı, aynı zamanda lastiklere araziye uyurken yüksek yükleri destekleme yeteneği de verdi.
Bahar Lastiği'nin Mars'ta nasıl ilerleyeceğini görmek için NASA’nın Glenn Araştırma Merkezi'ndeki mühendisler onları Slope laboratuarında test etmeye başladılar ve burada Mars ortamını simüle eden bir engel parkurundan geçtiler. Lastikler genellikle simüle edilmiş kumda iyi performans gösterirken, tel örgü pürüzlü kayaların üzerinden geçtikten sonra deforme olduğunda problem yaşadı.
Bunu ele almak için Colin Creager ve sırasıyla bir NASA mühendisi ve malzeme bilimcisi olan Santo Padua olası alternatifleri tartıştılar. Zamanla, çelik tellerin, zor koşullar altında şeklini koruyabilen bir şekil hafızalı alaşım olan nikel titanyum ile değiştirilmesi gerektiğine karar verdiler. Padua'nın bir NASA Glenn video bölümünde açıkladığı gibi, bu alaşımı kullanma ilhamı çok tesadüf oldu:
“Slope laboratuvarının bulunduğu binada yeni bitirdim. Burada, şekil hafızalı alaşımlarda yaptığım iş için farklı bir toplantı için geldim ve salonda Colin ile karşılaştım. Ben de ‘ne yapıyorsun ve neden etki laboratuvarında bulunmuyorsun’ gibiydim - çünkü onu öğrenci olarak tanıyordum. “Eh, mezun oldum ve burada bir süredir tam zamanlı olarak çalışıyorum… Slope'da çalışıyorum” dedi.
On yıl boyunca JPL'de çalışmasına rağmen, Padua daha önce Slope laboratuvarını görmemiş ve ne üzerinde çalıştıklarını görmek için bir daveti kabul etmişti. Laboratuvara girdikten ve test ettikleri Bahar Lastiklerine baktıktan sonra Padua, deformasyonla ilgili sorun yaşayıp yaşamadıklarını sordu. Creager olduklarını itiraf ettiğinde, Padua uzmanlık alanı olan bir çözüm önerdi.
Creager, “Daha önce şekil hafızası alaşımları terimini daha önce hiç duymamıştım, ama [Padua] 'nın malzeme bilimi mühendisi olduğunu biliyordum” dedi. “Ve böylece, o zamandan beri, özellikle şekil hafızalı alaşımlarda, malzeme uzmanlığını kullanarak bu lastikler üzerinde işbirliği yapıyoruz. .”
Bellek alaşımlarını şekillendirmenin anahtarı, materyalin orijinal şeklini “hatırlayacağı” ve deformasyona ve zorlanmaya maruz kaldıktan sonra geri dönebilecek şekilde monte edilen atomik yapılarıdır. Şekil hafızalı alaşım lastiği yaptıktan sonra Glenn mühendisleri, Jet Yaşam Laboratuvarı'na gönderdiler ve Mars Yaşam Test Tesisinde test edildi.
Genel olarak, lastikler sadece simüle edilmiş Mars kumunda iyi performans göstermekle kalmadı, aynı zamanda kayalık çıkıntıları cezalandırmadan zorluk çekmeden dayanabildi. Lastikler akslarına kadar deforme olduktan sonra bile orijinal şekillerini koruyabildiler. Ayrıca, arama araçları ve roversler için lastik geliştirirken başka bir ön koşul olan önemli bir yük taşıyarak bunu yapmayı başardılar.
Mars Yay Lastiği (MST) için öncelikler daha fazla dayanıklılık, yumuşak kumda daha iyi çekiş gücü ve daha hafif ağırlık sunmaktır. NASA'nın MST web sitesinde (Glenn Araştırma Merkezi web sitesinin bir parçası) belirttiği gibi, Spring Wheel gibi yüksek performanslı uyumlu lastikler geliştirmenin üç önemli yararı vardır:
“İlk olarak, gezginlerin yüzeyin şu anda mümkün olandan daha büyük bölgelerini keşfetmesine izin vereceklerdi. İkincisi, araziye uygun oldukları ve sert tekerlekler kadar batmadığı için, aynı kütle ve hacim için daha ağır yükler taşıyabilirler. Son olarak, uyumlu lastikler enerjiyi orta ve yüksek hızlardaki çarpmalardan emebildiğinden, mevcut Mars sürüşlerinden önemli ölçüde daha yüksek hızlarda hareket etmesi beklenen mürettebat arama araçlarında kullanılabilir. ”
Bu lastikleri test etmek için ilk fırsat, NASA’nın Mars 2020 Rover Kızıl Gezegenin yüzeyine gönderilecek. Bir kez orada, gezici Merak ve diğer gezginlerin kaldığı yerden devam edecek ve Mars'ın sert ortamında yaşam belirtileri arayacaktır. Gezici ayrıca, 2030'larda bir süre içinde gerçekleşmesi beklenen mürettebatlı bir görevle nihayetinde Dünya'ya iade edilecek örnekler hazırlamakla görevlendirildi.
