A NASA se prepara para estabelecer aBase LunarAvançar a mobilidade na superfície será fundamental para ajudar as tripulações e sistemas robóticos a viajarem mais longe pela superfície lunar.
Para ajudar a avançar essa capacidade, o Desafio Rock and Roll com a NASA convidou inovadores públicos a projetar e construir rodas de rover lunar de próxima geração.
Cinco equipes de 128 inscrições e 49 países avançaram para a fase final da competição, onde testaram seus protótipos em 31 de julho no Centro Espacial Johnson da NASA em Houston.
O desafio buscou rodas leves, duráveis e escaláveis que pudessem suportar operações de superfície lunar de maior duração. Os projetos também precisavam ser suficientemente conformes para absorver impactos, manter tração em velocidades mais altas e resistir ao ambiente lunar hostil.
"Cada quilômetro adicional que um rover pode viajar de forma confiável expandirá o quanto podemos explorar, a ciência que podemos alcançar e a infraestrutura que podemos construir", disse Ed Herrera, engenheiro robótico no Johnson e co-líder do projeto do desafio.
A NASA Johnson utiliza protótipos terrestres para testar tecnologias de mobilidade, enquanto veículos de terreno lunar serão entregues à superfície lunar através doServiços Comerciais de Carga Lunariniciativa. Para o desafio, os pneus foram instalados no MicroChariot, um rover de teste de 45 quilogramas, e submetidos a uma série de cursos no Rock Yard de Johnson para avaliar seu desempenho em diferentes tipos de terreno.
Crowdsourcing nos oferece a oportunidade de olhar além dos enfoques tradicionais para o design de rodas lunares", disse Herrera. "Quanto mais tecnologias de rodas conseguirmos desenvolver e entender, mais opções teremos para atender às necessidades de diferentes veículos, terrenos e missões na Lua e em Marte.
Essas ideias foram refletidas em cinco designs distintos.
A HTR Variable Flex Lunar Wheel, criada pela Hellenic Technology of Robotics SA, utiliza um sistema interno projetado para variar a rigidez da roda dependendo do terreno e das necessidades do veículo. A equipe adaptou tecnologia que vinha desenvolvendo para rodas terrestres há cerca de uma década.
A Roda Hiperflexível criada pela Hyperbola utiliza cabos tensionados e uma estrutura corrugada que proporciona um comportamento semelhante a um mola, permitindo que a roda se flexione sem depender de raios radiais tradicionais.
A Roda Flexível de Titânio Huff Helo foi criada pela Huff Helo Inc. Utiliza folhas de metal de titânio moldadas tanto como estrutura quanto como mola. Durante os testes, a equipe descobriu que a força do design também tornava a roda mais rígida, fazendo-a pular sobre alguns obstáculos em vez de se conformar ao terreno.
A Roda de Aviação Payne foi criada por Deborah e Craige Payne. Eles tiraram inspiração da aviação e da história. Seu designer, um mecânico de aeronaves, combinou uma abordagem pneumática com ideias de projetos iniciais de pneus de automóveis.
O conceito vencedor dos Pneus Scotch Pad veio de um engenheiro mecânico australiano, Daniel Bloomfield, e seu filho Isaac Bloomfield. Seu protótipo utiliza uma estrutura de pneu baseada em Nomex apoiada em um hub de alumínio. O material macio permite que o pneu se deforme ao redor do terreno, enquanto o apoio interno ajuda a manter sua forma. Uma superfície externa tratada com epóxi e pó de corundum foi integrada para melhorar a tração.
Os testes em Johnson’s Rock Yard também demonstraram por que diferentes terrenos podem exigir abordagens diferentes. Materiais soltos podem afetar a tração, enquanto rochas e encostas colocam demandas distintas nas rodas, como a estabilidade do veículo.
À medida que a exploração lunar se expande, diferentes veículos exigirão diferentes combinações de velocidade, capacidade de carga, durabilidade e desempenho em terrenos variados.
Buscar essa variedade foi parte do desafio do design. As opções de design forneceram aos engenheiros diferentes tecnologias a considerar e potencialmente avançar.
"Este desafio trouxe novas ideias de fora das indústrias tradicionais e nos ajudou a identificar tecnologias de rodas que podem ser adequadas para operações de superfície de longa duração", disse Lucien Junkin, engenheiro robótico no Johnson e co-líder do projeto do desafio.
A próxima fase poderia avaliar como as rodas respondem à poeira, vácuo e temperaturas extremas semelhantes à lua nos câmaras de vácuo térmico do Johnson. Os engenheiros também poderiam avaliar os designs em distâncias mais longas e em diferentes tamanhos e cargas.
A mobilidade é fundamental para tudo o que queremos fazer na Lua", afirmou Junkin. "Quanto mais longe queremos explorar, mais precisamos avançar nas tecnologias de rodas que podem nos levar lá.
O Projeto Robótica Comum da Divisão de Tecnologia de Sistemas Robóticos, dentro da Diretoria de Engenharia do Johnson, conduziu o Desafio Rock and Roll com a NASA. O Centro de Excelência em Inovação Colaborativa da NASA, parte do Programa de Prêmios, Desafios e Crowdsourcing dentro da Diretoria de Missão de Pesquisa e Tecnologia, gerenciou o contrato do desafio. Estudantes da Academia de Robótica da NASA ajudaram a preparar o hardware e a apoiar a competição, enquanto engenheiros do Centro de Pesquisa Glenn da NASA em Cleveland apoiaram as revisões de conceitos e propostas. A HeroX administrou o desafio em nome da NASA.
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