그만큼 호기심 로버 5 년 동안 화성 표면에서 작동 한 놀라운 발견을했습니다. 그리고 연구를 수행하는 과정에서 로버는 심각한 마일리지를 얻었습니다. 그러나 호기심 과학 팀의 일원은 2013 년 정기 시험 중에 바퀴가 자국에서 찢어짐을 겪었다는 사실에 놀랐습니다 (2017 년에보고 된 중단).
NASA의 Glenn Research Center의 연구원들은 미래를 바라 볼 때 차세대 로버에 새로운 바퀴를 장착하기를 희망합니다. NASA가 2000 년 중반 Goodgood와 함께 개발 한 "Spring Tire"를 기반으로합니다. 그러나 NASA 과학자 팀은 메쉬 패턴 (원래 디자인의 일부)으로 짜여진 코일 형 강선을 사용하는 대신 우주 탐사에 혁명을 일으킬 수있는보다 내구성 있고 유연한 버전을 개발했습니다.
태양계의 달, 화성 및 기타 물체는 가혹하고 처벌을받는 지형을 가지고 있습니다. 달의 경우 주요 문제는 표면의 대부분을 덮고있는 반석 (일명 달 먼지)입니다. 이 미세한 먼지는 본질적으로 엔진과 기계 구성 요소에 혼란을 일으키는 울퉁불퉁 한 음력의 들쭉날쭉 한 부분입니다. 화성에서는 상황이 약간 다르며, 대부분의 지형을 덮고있는 바위와 날카로운 바위가 있습니다.
불과 1 년 만에 2013 년에 호기심 로버의 바퀴는 예상치 못한 거친 지형을 가로 지르면서 마모의 흔적을 보이기 시작했습니다. 이로 인해 많은 사람들은 로버가 임무를 완수하지 못할 수도 있다는 우려를 갖게되었습니다. 또한 NASA의 Glenn Research Center의 많은 사람들이 거의 10 년 전에 작업했던 디자인을 재고하여 달에 대한 새로운 임무를 수행하도록했습니다.
NASA Glenn에게 타이어 개발은 현재 약 10 년 동안 연구의 초점이었습니다. 이런 점에서 그들은 아폴로 시대부터 시작된 NASA 엔지니어와 과학자들의 오랜 전통으로 돌아 왔습니다. 당시 미국과 러시아의 우주 프로그램은 달 표면에 사용하기 위해 여러 개의 타이어 디자인을 평가하고있었습니다. 전반적으로 세 가지 주요 설계가 제안되었습니다.
먼저, 러시아 자동차 인 Lunokhod 로버를 위해 특별히 설계된 바퀴가 있는데 그 이름은 문자 그대로“Moon Walker”로 번역됩니다. 이 로버의 휠 디자인은 자전거 타입 스포크에 의해 차축에 연결된 8 개의 리지드 림 와이어 메시 타이어로 구성되었습니다. 금속 먼지는 또한 달 먼지에 더 나은 견인력을 보장하기 위해 타이어 외부에 장착되었습니다.
그런 다음 Goodyear의 지원으로 개발 된 MET (Modularized Equipment Transporter)에 대한 NASA의 개념이있었습니다. 이 전동식 카트에는 질소로 채워진 부드러운 고무 타이어 2 개가 제공되어 달 토양과 암석 위로 카트를 더 쉽게 뺄 수 있습니다. 그리고 달을 방문한 마지막 NASA 차량 인 LRV (Lunar Roving Vehicle)를위한 설계가있었습니다.
아폴로 우주 비행사가 까다로운 달 표면을 돌아 다니는 데 사용했던이 승무원 차량은 단단한 내부 프레임이있는 4 개의 크고 유연한 와이어-메쉬 휠에 의존했습니다. NASA는 2000 년대 중반, 달에 새로운 임무를 미루고 미래에 화성에 미션을 계획하기 시작하면서 LRV 타이어를 재평가하고 새로운 재료와 기술을 디자인에 통합하기 시작했습니다.
이 갱신 된 연구의 결과는 스프링 타이어 (Spring Tyre) 였는데, 이것은 스프링이였으며, 이는 Goodyear와 긴밀히 협력하여 개발 한 기계 연구 엔지니어 Vivake Asnani의 연구였습니다. 이 설계는 수백 개의 코일로 된 강철 와이어로 구성된 에어리스 호환 타이어를 요구했으며,이 타이어는 유연한 메쉬로 짜여졌습니다. 이것은 경량을 보장했을뿐만 아니라 타이어가 지형을 준수하면서 높은 하중을지지 할 수있는 능력을 제공했습니다.
스프링 타이어가 화성에 어떻게 작용하는지 알아보기 위해 NASA의 Glenn Research Center의 엔지니어는 슬로프 연구소에서 테스트를 시작했으며 화성 환경을 시뮬레이션 한 장애물 코스를 통해 테스트했습니다. 타이어는 일반적으로 모의 모래에서 잘 작동하지만 울퉁불퉁 한 암석을지나 철망이 변형 될 때 문제가 발생했습니다.
이를 해결하기 위해 Colin Creager와 Santo Padua (각각 NASA 엔지니어 및 재료 과학자)가 가능한 대안을 논의했습니다. 시간이지나면서 강선을 거친 조건에서 형태를 유지할 수있는 형상 기억 합금 인 니켈 티타늄으로 교체해야한다는 데 동의했다. Padua가 NASA Glenn 비디오 부문에서 설명했듯이,이 합금을 사용하는 영감은 매우 평온했습니다.
“방금 슬로프 연구소가있는 건물에서 끝났습니다. 그리고 나는 기억 기억 합금을 만드는 일을위한 다른 모임을 위해 여기에 있었고, 홀에서 콜린을 만났습니다. 저는‘당신이 무엇을하고 있고 충격 연구소에서 왜 끝나지 않습니까?’와 같았습니다. 나는 그를 학생으로 알고 있었기 때문입니다. ‘잘 졸업 했어요. 한동안 풀 타임으로 일하고 있는데 슬로프에서 일 해요.’
JPL에서 10 년간 근무했지만 파도바는 전에 슬로프 연구소를 보지 못했고 그들이 무엇을하고 있는지 보라는 초대를 수락했습니다. 실험실에 들어가서 테스트중인 스프링 타이어를보고 나서 Padua는 변형에 문제가 있는지 물었습니다. Creager가 자신임을 인정했을 때 Padua는 방금 자신의 전문 분야가 된 솔루션을 제안했습니다.
“전에는 형상 기억 합금이라는 용어를 들어 본 적이 없었지만 [Padua]가 재료 과학 엔지니어라는 것을 알고있었습니다. “그 이후로, 우리는 특히 형상 기억 합금 분야에서 재료 전문 지식을 사용하여이 타이어에 대해 협력하여 실제로 행성 로버 타이어와 잠재적으로 지구의 타이어에도 혁명을 일으킬 것으로 생각되는이 새로운 타이어를 만들었습니다. ”
기억 합금의 형상을 결정하는 핵심은 원자 구조로, 재료가 원래 형태를 "기억"하고 변형 및 변형 된 후에 다시 복귀 할 수있는 방식으로 조립됩니다. 형상 기억 합금 타이어를 제작 한 후 Glenn 엔지니어는이를 제트 추진 연구소로 보내어 Mars Life Test Facility에서 테스트했습니다.
전반적으로 타이어는 모의 화성 모래에서 잘 작동했을뿐만 아니라 까다로운 암석 노두를 극복하는 데 어려움을 겪지 않았습니다. 타이어가 차축까지 완전히 변형 된 후에도 원래 모양을 유지할 수있었습니다. 또한 탐사 차량과 로버 용 타이어를 개발할 때 또 다른 전제 조건 인 상당한 탑재량을 운반하면서이 작업을 수행했습니다.
Mars Spring Tire (MST)의 우선 순위는 내구성, 연질 모래의 견인력 향상 및 경량화를 제공하는 것입니다. NASA가 MST 웹 사이트 (Glenn Research Center 웹 사이트의 일부)에 표시 한 것처럼 스프링 휠과 같이 고성능 호환 타이어를 개발하면 다음과 같은 세 가지 이점이 있습니다.
“먼저 로버가 현재 가능한 것보다 더 넓은 표면 영역을 탐색 할 수있게되었습니다. 둘째, 지형을 준수하고 단단한 바퀴만큼 침몰하지 않기 때문에 동일한 질량 및 부피에 대해 더 많은 탑재량을 운반 할 수 있습니다. 마지막으로, 호환 타이어는 중속에서 고속으로 충격으로부터 에너지를 흡수 할 수 있기 때문에 현재의 화성 탐사선보다 훨씬 빠른 속도로 움직일 것으로 예상되는 승무원 탐사 차량에 사용될 수 있습니다.”
이 타이어를 테스트 할 수있는 첫 번째 기회는 NASA가 화성 2020 로버 붉은 행성의 표면으로 보내질 것입니다. 일단 그곳에 도착하면 호기심과 다른 로버가 떠난 곳에서 로버가 픽업하여 화성의 혹독한 환경에서 삶의 흔적을 찾습니다. 로버는 또한 2030 년대 언젠가 일어날 것으로 예상되는 승무원 임무에 의해 지구로 반환 될 샘플을 준비하는 임무를 맡고 있습니다.
