Itu Keingintahuan Rover telah membuat beberapa penemuan luar biasa selama lima tahun telah beroperasi di permukaan Mars. Dan dalam melakukan penelitiannya, bajak juga mendapatkan jarak tempuh yang serius. Namun, itu tentu mengejutkan ketika selama pemeriksaan rutin pada 2013, anggota tim sains Curiosity mencatat bahwa roda-rodanya telah mengalami robekan pada tapaknya (diikuti oleh istirahat yang dilaporkan pada 2017).
Melihat ke masa depan, para peneliti di Glenn Research Center NASA berharap untuk melengkapi penemu generasi berikutnya dengan roda baru. Ini didasarkan pada "Ban Musim Semi", yang dikembangkan NASA dengan Goodyear pada pertengahan 2000-an. Namun, daripada menggunakan kawat baja melingkar yang dijalin menjadi pola mesh (yang merupakan bagian dari desain asli), tim ilmuwan NASA telah menciptakan versi yang lebih tahan lama dan fleksibel yang dapat merevolusi eksplorasi ruang angkasa.
Ketika tiba saatnya, Bulan, Mars, dan benda-benda lain di Tata Surya memiliki medan yang keras dan menghukum. Dalam kasus Bulan, masalah utama adalah regolith (alias. Debu bulan) yang menutupi sebagian besar permukaannya. Debu halus ini pada dasarnya adalah potongan batu bulan yang bergerigi yang merusak mesin dan komponen mesin. Di Mars, situasinya sedikit berbeda, dengan regolith dan batuan tajam menutupi sebagian besar medan.
Pada 2013, setelah hanya satu tahun di permukaan, roda Curiosity rover mulai menunjukkan tanda-tanda keausan karena melintasi medan yang tidak terduga. Ini membuat banyak orang khawatir bahwa bajak mungkin tidak dapat menyelesaikan misinya. Ini juga membuat banyak orang di Pusat Penelitian Glenn NASA untuk mempertimbangkan kembali desain yang telah mereka kerjakan hampir satu dekade sebelumnya, yang dimaksudkan untuk misi baru ke Bulan.
Untuk NASA Glenn, pengembangan ban telah menjadi fokus penelitian selama sekitar satu dekade sekarang. Dalam hal ini, mereka kembali ke tradisi para insinyur dan ilmuwan NASA, yang dimulai sejak zaman Apollo. Pada saat itu, program ruang angkasa Amerika dan Rusia sedang mengevaluasi beberapa desain ban untuk digunakan pada permukaan bulan. Secara keseluruhan, tiga desain utama diusulkan.
Pertama, Anda memiliki roda yang dirancang khusus untuk Lunokhod rover, kendaraan Rusia yang namanya diterjemahkan menjadi "Moon Walker". Desain roda untuk rover ini terdiri dari delapan ban wire mesh yang kaku yang dihubungkan ke as roda dengan jari-jari sepeda. Cleat logam juga dipasang di bagian luar ban untuk memastikan traksi yang lebih baik dalam debu bulan.
Lalu ada konsep NASA untuk Pengangkut Peralatan Modularized (MET), yang dikembangkan dengan dukungan Goodyear. Gerobak yang tidak berdaya ini dilengkapi dengan dua ban karet halus yang diisi nitrogen untuk memudahkan menarik gerobak melalui tanah bulan dan di atas batu. Dan kemudian ada desain untuk Lunar Roving Vehicle (LRV), yang merupakan kendaraan NASA terakhir yang mengunjungi Bulan.
Kendaraan berawak ini, yang digunakan para astronot Apollo untuk berkeliling di permukaan bulan yang menantang, mengandalkan empat roda besar yang fleksibel dengan kerangka bagian dalam yang kaku. Selama pertengahan 2000-an, ketika NASA mulai berencana untuk memasang misi baru ke Bulan (dan misi masa depan ke Mars), mereka mulai mengevaluasi kembali ban LRV dan memasukkan bahan dan teknologi baru ke dalam desain.
Buah dari penelitian baru ini adalah Ban Musim Semi, yang merupakan karya insinyur riset mekanik Vivake Asnani, yang bekerja sama dengan Goodyear untuk mengembangkannya. Desain itu menyerukan ban pengap, compliant terdiri dari ratusan kawat baja melingkar, yang kemudian ditenun menjadi jala fleksibel. Ini tidak hanya memastikan bobot yang ringan, tetapi juga memberi ban kemampuan untuk mendukung beban tinggi sambil menyesuaikan dengan medan.
Untuk melihat bagaimana Ban Musim Semi berjalan di Mars, para insinyur di Pusat Penelitian Glenn NASA mulai menguji mereka di lab Slope, tempat mereka menjalankannya melalui rintangan yang menyimulasikan lingkungan Mars. Sementara ban umumnya bekerja dengan baik di pasir simulasi, mereka mengalami masalah ketika wire mesh berubah bentuk setelah melewati bebatuan bergerigi.
Untuk mengatasinya, Colin Creager dan Santo Padua (seorang insinyur NASA dan ilmuwan material, masing-masing) mendiskusikan kemungkinan alternatif. Pada waktunya, mereka sepakat bahwa kabel baja harus diganti dengan titanium nikel, paduan memori bentuk yang mampu mempertahankan bentuknya di bawah kondisi yang sulit. Seperti yang dijelaskan Padua dalam segmen video NASA Glenn, inspirasi untuk menggunakan paduan ini sangat kebetulan:
"Aku kebetulan berada di gedung di sini, di mana lab Slope berada. Dan saya berada di sini untuk pertemuan yang berbeda untuk pekerjaan yang saya lakukan dalam paduan memori bentuk, dan kebetulan saya bertemu dengan Colin di aula. Dan saya seperti ‘apa yang Anda lakukan kembali dan mengapa Anda tidak berada di lab dampak? '- karena saya mengenalnya sebagai seorang siswa. Dia berkata, "Baiklah, saya sudah lulus, dan saya sudah bekerja di sini penuh waktu untuk sementara waktu ... saya bekerja di Slope."
Meskipun bekerja di JPL selama sepuluh tahun, Padua belum pernah melihat lab Slope sebelumnya dan menerima undangan untuk melihat apa yang sedang mereka kerjakan. Setelah memasuki laboratorium dan melihat Ban Musim Semi yang mereka uji, Padua bertanya apakah mereka mengalami masalah deformasi. Ketika Creager mengakuinya, Padua mengusulkan solusi yang kebetulan adalah bidang keahliannya.
“Saya belum pernah mendengar istilah alloy memory bentuk sebelumnya, tapi saya tahu [Padua] adalah seorang insinyur ilmu material,” kata Creager. “Maka, sejak saat itu kami telah berkolaborasi menggunakan ban ini menggunakan keahlian materialnya, terutama dalam bentuk memori paduan, untuk menghasilkan ban baru ini yang kami pikir akan merevolusi ban rover planetary dan bahkan berpotensi ban untuk Bumi juga. . "
Kunci untuk membentuk paduan memori adalah struktur atomnya, yang dirangkai sedemikian rupa sehingga material "mengingat" bentuk aslinya dan dapat kembali ke sana setelah mengalami deformasi dan tekanan. Setelah membuat ban alloy memori bentuk, insinyur Glenn mengirimnya ke Jet Propulsion Laboratory, di mana ia diuji di Fasilitas Uji Kehidupan Mars.
Secara keseluruhan, ban tidak hanya berkinerja baik di pasir Mars yang disimulasikan, tetapi mampu bertahan lebih dari menghukum tebing berbatu tanpa kesulitan. Bahkan setelah ban cacat sampai ke asnya, mereka mampu mempertahankan bentuk aslinya. Mereka juga berhasil melakukan ini sambil membawa muatan yang signifikan, yang merupakan prasyarat lain ketika mengembangkan ban untuk kendaraan eksplorasi dan penjelajah.
Prioritas untuk Mars Spring Tyre (MST) adalah untuk menawarkan daya tahan yang lebih besar, traksi yang lebih baik di pasir lunak, dan bobot yang lebih ringan. Seperti yang ditunjukkan NASA di situs web MST (bagian dari situs web Pusat Penelitian Glenn), ada tiga manfaat utama untuk mengembangkan ban yang memenuhi kinerja tinggi seperti Roda Musim Semi:
“Pertama, mereka akan memungkinkan penjelajah untuk menjelajahi wilayah permukaan yang lebih besar daripada saat ini. Kedua, karena mereka sesuai dengan medan dan tidak tenggelam sebanyak roda yang kaku, mereka dapat membawa muatan yang lebih berat untuk massa dan volume yang sama. Terakhir, karena ban yang patuh dapat menyerap energi dari benturan dengan kecepatan sedang hingga tinggi, ban tersebut dapat digunakan pada kendaraan eksplorasi berawak yang diperkirakan akan bergerak dengan kecepatan jauh lebih tinggi daripada rover Mars saat ini. ”
Kesempatan pertama yang tersedia untuk menguji ban ini hanya beberapa tahun lagi, ketika NASA Mars 2020 Rover akan dikirim ke permukaan Planet Merah. Sesampai di sana, bajak akan mengambil di mana Curiosity dan penemu lainnya telah pergi, mencari tanda-tanda kehidupan di lingkungan yang keras Mars. Penjelajah juga bertugas menyiapkan sampel yang pada akhirnya akan dikembalikan ke Bumi oleh misi awak, yang diperkirakan akan berlangsung sekitar tahun 2030-an.
