NASA VIPER:Artemis月球車的全金屬車輪已經準備好滾動了
人們的旅程中,最糟糕的事情之一就是爆胎。幸運的是,將於2023年進入月球表面的美國宇航局尋水機器人沒有輪胎!Volatiles Investigating Policy的全金屬車輪已經準備就緒。但是,在崎嶇不平的月球表面移動時,Volatiles Investigating Polar Exploration Rover(或稱VIPER)的全金屬車輪將不得不承受大量的搖晃和滾動。
在漫遊車的設計在其關鍵設計審查中被最終確定之前,其車輪的耐力必須在實驗室中經過嚴格的測試。這些測試有助於鞏固車輪的計劃,使工程師有機會研究其運動,以便為未來的漫遊車設計更好的控制其移動的能力。
使用實驗室中的月球模擬裝置,VIPER團隊在三週的時間內測試了漫遊車的一個輪子。它在一個充滿月球土壤模擬物的高科技沙箱中運動了25英里,模擬了斜坡、車輪打滑,甚至是模擬了月球車將在月球上遇到的岩石的大小、形狀和分佈。
在匹茲堡的ProtoInnovations公司,美國宇航局的Volatiles Investigating Polar Exploration Rover(或稱VIPER)的一個輪子在一個包含月球土壤模擬物和地球上一些最像月球的岩石的試驗台上進行耐力測試。
雖然美國宇航局在設計火星車方面有相當豐富的經驗,但工程師們不得不發明新的技術來控制VIPER在月球南極的未開發環境中的車輪。
由於重力低和缺乏大多數風化過程,月球石是蓬鬆的,而且顆粒像碎玻璃一樣尖銳。各種大小的岩石在月球表面到處散落。所有這些給為半噸重的漫遊車設計一個輕量級、高性能和堅固的車輪帶來了一些真正的工程挑戰。
為了測試他們的輪子是否準備好在月球上使用,該團隊與匹茲堡的ProtoInnovations公司合作。這家機器人公司也為VIPER的車輪設計了軟件控制,它正在努力提高月球車在未知和高度可變的月球地形中的駕駛能力。他們的工作得到了NASA小企業創新研究和小企業技術轉讓計劃的支持。
ProtoInnovations公司的機器人硬件工程師喬治亞-克勞瑟(Georgia Crowther)為VIPER的車輪準備了地形,以通過一系列的測試來衡量其堅固性,並研究漫遊車的移動性。模擬的月球石或土壤被夯實,以提供一個一致的表面和一塊”乾淨的石板”,以研究車輪的軌道、其牽引性能以及它如何在岩石上進行機動操作。
在ProtoInnovations實驗室,工程師們將VIPER的一個輪子連接到狹窄的、20英尺長的月球沙盤上,沙盤上裝有測量裝置、照相機和機器人控制裝置,用於模擬滑行和滑動。該輪子在盡可能模擬它在月球上所經歷的條件下緩慢地來回滾動。工程師在月球土壤模擬物中創建了斜坡,並在爬坡和滑行後研究車輪的軌跡,測量車輪在土壤中下沉的程度,它的牽引性能,以及它如何在岩石上進行機動,最大的挑戰是挑選合適的岩石來代替試驗台中的月球岩石。
當然,實際的月球岩石樣本太過珍貴,無法用於漫遊車的試車,而陸地上的替代物必須是恰到好處。如果太硬或太軟,它們就會給人一種漫遊車將面臨的挑戰的錯誤印象。
該團隊獲得了一些最接近月球的稀有地球岩石,並通過縮減有關月球岩石分佈的真實數據,了解到應該在試驗台中使用多少種尺寸的岩石。他們還學會瞭如何給它們留出空間,以便輪子能像在VIPER任務中那樣經歷撞擊岩石的過程。
總的來說,全金屬輪經歷了196種不同的岩石形狀、高度和漫遊車可能在月球上發現的位置的情況。總的來說測試非常成功,在測試結束時,它的物理狀態和行為,特別是它的牽引力開始測試時相比只有輕微的退化。通過驅動輪子超過它在月球表面預計行駛距離的兩倍,研究人員成功減少了輪子過早失效的風險。