Gezicinin tekerlekleri için dayanıklılık testi sırasında VIPER’in tekerleği bir kayanın üzerinde manevra yapar. Testi olabildiğince gerçekçi kılmak için ekip, Ay’a en çok benzeyen nadir Dünya kayalarını kullandı. Boyutları, şekilleri ve test yatağındaki yerleşimleri, ay kayalarının dağılımıyla ilgili gerçek veriler kullanılarak dikkatlice seçildi, böylece tekerlek VIPER’in görevi sırasında olduğu gibi kayalara çarpma deneyimini yaşayacaktı. Kredi: ProtoInnovations, LLC
Ay’a yapacağınız bir yolculukta ihtiyacınız olan son şey patlak bir lastiktir. Neyse ki, NASA2023’te Ay yüzeyine gidecek olan su avcısı robotunun lastiği yok! Ancak Volatiles Investigating Polar Exploration Rover’ın veya VIPER’in tamamen metal tekerlekleri, engebeli ay yüzeyinde hareket ederken çok fazla sallanmaya ve yuvarlanmaya dayanmak zorunda kalacak. Gezicinin tasarımı tam olarak tamamlanmadan önce Kritik Tasarım İncelemesi, tekerleklerinin dayanıklılığı laboratuvarda zorlu testlerden geçmek zorunda kaldı. Testler, tekerlekler için planların sağlamlaştırılmasına yardımcı oldu ve mühendislere, gelecekteki geziciler için daha da iyi hareket kontrolleri tasarlama adına hareketlerini inceleme fırsatı verdi.
VIPER ekibi laboratuvarda Ay’ı taklit eden bir kurulum kullanarak üç haftalık bir süre boyunca gezicinin tekerleklerinden birini test etti. Ay toprağı simülasyonu ile dolu yüksek teknolojili bir kum havuzunda, bir dizi testten geçerek 25 millik bir hareket hızına ulaştı. Gezicinin Ay’da karşılaşacağı eğimleri, tekerlek kaymalarını ve hatta kayaların boyutunu, şeklini ve dağılımını simüle ettiler.
NASA’nın Volatiles Investigation Polar Exploration Rover’dan veya VIPER’den bir tekerlek, Pittsburgh’daki ProtoInnovations’da, Ay toprağı simülasyonu ve Dünya’daki en Ay benzeri kayalardan bazılarını içeren bir test yatağında dayanıklılık testinden geçiriliyor. Kredi: ProtoInnovations, LLC
NASA, tasarım konusunda önemli bir deneyime sahipken Mars mühendisler, Ay’ın Güney Kutbu’nun keşfedilmemiş ortamında VIPER’in tekerleklerini kontrol etmek için yeni teknolojiler icat etmek zorunda kaldılar.
NASA’nın Kaliforniya Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi’nde gezici mobilite sistemi mühendisi olan Arno Rogg, “Ay regoliti, düşük yerçekimi ve çoğu hava koşullarına maruz kalma sürecinin olmaması nedeniyle kabarık ve parçacıklar kırık cam gibi keskin” dedi. “Çeşitli büyüklükteki kayalar Ay’ın yüzeyinde her yere dağılmış durumda. Tüm bunlar, yarım tonluk gezici için hafif, performanslı ve sağlam bir tekerlek tasarlamaya yönelik bazı gerçek mühendislik zorluklarını ortaya çıkardı.”
Ekip, tekerleklerinin Ay’a hazır olup olmadığını test etmek için Pittsburgh’dan ProtoInnovations ile çalıştı. VIPER’in tekerlekleri için yazılım kontrolleri de tasarlayan robot şirketi, bilinmeyen ve oldukça değişken ay arazilerinde gezici sürüş yeteneğini geliştirmek için çalışıyor. Çalışmaları, NASA’nın Küçük İşletme Yenilik Araştırması ve Küçük İşletme Teknoloji Transferi programı tarafından desteklenmektedir.
ProtoInnovations’ta robotik donanım mühendisi olan Georgia Crowther, VIPER’in tekerleğinin sağlamlığını ölçen bir dizi testten geçmesi ve gezicinin hareketliliğini incelemesi için araziyi hazırlıyor. Simüle edilmiş ay regoliti veya toprak, tekerleğin izlerini, çekiş performansını ve kayalar üzerinde nasıl manevra yaptığını incelemek için tutarlı bir yüzey ve “temiz bir sayfa” sağlamak için sıkıştırılır. Crowther bir solunum maskesi takıyor çünkü ay regolitindeki parçacıklar – ve simüle edilmiş versiyon – aşındırıcı. Kredi: ProtoInnovations, LLC
ProtoInnovations laboratuvarında mühendisler, kayma ve kaymayı simüle etmek için ölçüm cihazları, kameralar ve robotik kontrollerle donatılmış 20 fit uzunluğundaki dar ay kum havuzuna VIPER’in tekerleklerinden birini bağladılar. Tekerlek, Ay’da deneyimleyeceği şeye mümkün olduğunca yakın bir şekilde simüle edilen koşullar altında yavaşça ileri geri yuvarlandı.
Ay toprağı simülasyonunda iyi tanımlanmış eğimler oluşturuldu ve herhangi bir önemli kaymadan sonra tekerleğin izleri incelendi. Sensörler, ekibin tekerleğin toprağa ne kadar battığını, çekiş performansını ve kayaların üzerinde nasıl manevra yaptığını ölçmesine olanak tanır.
“Simülasyon Yeryüzünde ProtoInnovations CEO’su Dimi Apostolopoulos, gezicinin Ay’da hareket etme şekli karmaşık robotik kontroller gerektiriyordu – ama bizim yaptığımız bu,” dedi. “En büyük zorluğumuz, test yatağında Ay kayalarının yerini alacak doğru kayaları seçmekti.”
Goldilocks Ay Kayaları
Ay kayalarının gerçek örnekleri, elbette, bir gezici test sürüşü için kullanılamayacak kadar değerlidir ve karasal yedeklerin tam olarak doğru olması gerekiyordu. Çok sert veya çok yumuşaksa, gezicinin karşılaşacağı zorluk hakkında yanlış bir izlenim verirler.
Ekip, nadir bulunanlardan bazılarını güvence altına aldı. Ay’a en çok benzeyen Dünya kayaları, ve ay kayalarının dağılımı hakkındaki gerçek verileri küçülterek, test yatağında hangi boyuttan kaç tanesinin kullanılması gerektiğini öğrendi. Ayrıca, VIPER’in görevi sırasında tekerleğin kayalara çarpmayı deneyimlemesi için onları nasıl aralayacaklarını da öğrendiler.
Toplamda, tekerlek, gezicinin Ay’da bulması muhtemel farklı kaya şekilleri, yükseklikleri ve konumları içeren 196 senaryodan geçirildi.
Rogg, “Genel olarak, tekerleğin performansı mükemmeldi,” dedi. “Test sonunda, hem fiziksel durumu hem de davranışı – özellikle çekişine bakıldığında – teste başladığımız zamana kıyasla sadece biraz bozuldu. Tekerleği ay yüzeyinde kat etmesi beklenen mesafenin iki katından fazla sürerek, Ay’da erken tekerlek arızası riskini azalttık.”
Test sırasında tekerleklerde tespit edilen küçük zayıflıklar, gezicinin son tasarımına yapılan iyileştirmelerle VIPER’in mekanik tasarım ekibi tarafından giderildi. VIPER, Ticari Ay Yükü Hizmetleri girişiminin bir parçası olarak 2023’ün sonlarında Ay yüzeyine teslim edilecek.