Последнее, что вам понадобится в поездке на Луну, — это спущенная шина. К счастью, робот NASA для поиска воды, направляющийся на поверхность Луны в 2023 году, не имеет шин! Но цельнометаллическим колесам аппарата Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, или VIPER, придется выдерживать массу раскачиваний и качения при движении по неровной лунной поверхности. Прежде чем проект марсохода был окончательно утвержден, износостойкость его колес должна была пройти тщательные испытания в лаборатории. Испытания помогли укрепить планы относительно колес и дали инженерам возможность изучить их движения во имя разработки еще более совершенных средств управления мобильностью для будущих марсоходов.
Используя в лаборатории установку, имитирующую Луну, команда VIPER тестировала одно из колес марсохода в течение трех недель. Он преодолел 40 километров в высокотехнологичной песочнице, заполненной имитацией лунного грунта, пройдя серию тестов. Они смоделировали уклоны, проскальзывание колес и даже размер, форму и распределение камней, с которыми марсоход столкнется на Луне.
В то время как NASA имеет значительный опыт проектирования марсианских аппаратов, инженерам пришлось изобретать новую технологию для управления колесами VIPER в неизведанной среде Южного полюса Луны.
Лунный реголит очень легкий из-за низкой гравитации и отсутствия большинства процессов выветривания, а его частицы острые, как битое стекло. Камни различных размеров разбросаны повсюду на поверхности Луны. Все это создало некоторые серьезные инженерные проблемы при разработке легкого, производительного и прочного колеса для полутонного вездехода.
Чтобы проверить, готово ли их колесо к полету на Луну, команда работала с ProtoInnovations of Pittsburgh. Робототехническая компания, которая также разработала программное обеспечение для управления колесами VIPER, работает над улучшением управляемости марсохода на неизвестном и сильно изменчивом лунном ландшафте. Их работа поддерживается программой NASA по инновациям в малом бизнесе и передаче технологий для малого бизнеса.
В лаборатории ProtoInnovations инженеры прикрепили одно из колес VIPER к узкой лунной песочнице длиной 6 метров, оснащенной измерительными устройствами, камерами и роботизированным управлением для имитации скольжения и скольжения. Колесо медленно катилось взад-вперед в условиях, максимально приближенных к условиям, в которых оно будет находиться на Луне.
В имитаторе лунного грунта были созданы четкие уклоны, а следы колеса изучались после любого значительного проскальзывания. Датчики позволяют команде измерять, насколько колесо погрузилось в почву, его тяговые характеристики и то, как оно маневрирует на камнях.
Настоящие образцы лунных пород, конечно, слишком ценны, чтобы использовать их для тест-драйва вездехода, и наземные заменители должны были быть как раз подходящими. Слишком твердые или слишком мягкие, они создадут ложное впечатление о том, с какими трудностями столкнется марсоход.
Команда получила некоторые из редких земных камней, которые больше всего напоминают лунные , и, уменьшив реальные данные о распределении лунных камней, узнали, сколько и какого размера следует использовать в испытательном стенде. Они также научились размещать их так, чтобы колесо ударялось о камни, как это происходит во время миссии VIPER.
В целом, колесо было испытано в 196 сценариях с различными формами, высотами и положениями скал, которые марсоход, вероятно, найдет на Луне. Незначительные недостатки, обнаруженные в колесах во время испытаний, были устранены группой механических конструкторов VIPER с улучшениями, которые вошли в окончательную конструкцию вездехода. VIPER будет доставлен на поверхность Луны в конце 2023 года в рамках инициативы Commercial Lunar Payload Services.
