Se på ethvert byggeprojekt eller overflademinehandling her på Jorden, og sandsynligvis vil der være bulldozere, læssere og lastbiler; alt væsentligt i udgravning og bygning af strukturer. Men når vi ser på fremtiden med NASA's Vision for Space Exploration, der opfordrer til en tilbagevenden til Månen for at bygge baser og levesteder, hvordan kan tunge konstruktion og udgravning udføres på månens overflade?
Caterpillar Inc., et firma, der er kendt for deres tunge jordbevægelsesmaskiner og verdens førende producent af bygge- og mineudstyr, søger at tackle dette problem. De har samarbejdet med NASA for at skabe teknologi, der kan være til gavn for byggeri og minearbejdere overalt i fremtiden, uanset om de griber fat i en hat eller en rumhjelm på vej til arbejde.
Caterpillar var et af 38 virksomheder, der tildelte såkornfonde som en del af NASAs Innovative Partnerships Program (IPP). Projekter vælges til dette program på grund af deres potentiale til at fremme nøgleteknologier, der kan hjælpe med at imødekomme NASAs kritiske behov for fremtiden.
Caterpillar har foreslået en multitrænslæsser til udvikling af månens overflade. I øjeblikket arbejder de sammen med NASA for at udvikle teknologien til at udvide det eksisterende jordbevægelsesudstyr med sensorer og indbyggede processorer for at give tidsforsinket tele-operationel kontrol.
Læsseren ville være i stand til at foretage regolith-bevægelser såsom klassificering, nivellering, grøftning, strip-minedrift, udgravning og habitatdækning. Det kan også bruges til konstruktion af månebaser, udrulning eller flytning af overfladeaktiver samt til mobilitet på Månen.
Hvorfor er et jordnært firma som Caterpillar interesseret i Månen?
”Den måde, vi kiggede på, der er teknologier, der er nødvendige både på Jorden og på månen,” siger Michele Blubaugh, Manager for efterretningsteknologitjenester hos Caterpillar, til Space Magazine. ”Vi så på autonome operationer af udstyr som den samme type teknologi, der kunne bruges på månen såvel som i en minedrift. Vi har det samme slutresultat som NASA. ”
Dette slutresultat er at fjerne operatører af byggeudstyr fra en farlig situation, uanset om det er en maskineoperatør i et farligt minemiljø eller om operatøren er en astronaut på månens overflade, der prøver at udgrave naturtyper.
Der er to typer fjernbetjening. Den ene er fjernbetjening, hvor styring af maskinen udføres med et fjernbetjeningssystem. Der ville enten være et vision-system ombord, eller nogen kunne faktisk se maskinen som dens drift. Den anden er autonom drift, hvor det ønskede arbejde programmeres og aflæsses på maskinen, hvorefter maskinen udfører arbejdet, uden at nogen griber ind i maskinen, hverken fjernt eller direkte. Maskinen læste programmet på stedet, placerer sig selv, har undgåelsesfunktioner for at undgå klipper eller ethvert objekt, der måtte være i vejen, og opererer på egen hånd for at udføre den givne mission.
Caterpillar arbejder på begge typer drift. ”Det er et skridt til det næste,” sagde Blublaugh. "Du har brug for begge disse teknologier udviklet med fjernbetjening først, og derefter er det ultimative autonome operationer."
De undersøger også, at de arbejder fjernt eller autonomt på Månen fra Jorden og beskæftiger sig med den seks sekunders forsinkelse mellem jorden og månen.
I øjeblikket er der to multi-terrænlæssere, Caterpillar 287 C Skid Steer-læsser, udstyret med duplikater af fjernteknologien. Den ene er placeret på Caterpillars beviser til deres hovedkvarter i Peoria, Illinois, og den anden er på klippegården ved Johnson Space Center i Houston, Texas. ”På den måde kan vi udvikle det sammen,” sagde Blubaugh. ”Når vi gør noget, har vi hver især en maskine, så vi ved, hvordan noget reagerer.”
Teknologien er stadig i udviklingsstadiet. ”Vi foretog nogle indledende grundlæggende demonstrationer, da vi leverede maskinen i maj 2007 på JSC,” sagde Blubaugh. ”En gruppe af os gik ned, og folkene på JSC blev lært at bruge maskinen og hvad kapaciteterne var, og vi diskuterede grænsefladerne mellem de forskellige typer teknologi.” I sommeren 2008 vender gruppen fra Caterpillar tilbage til JSC for at foretage en midlertidig demonstration på et ørkensted.
Begge maskiner har været under test. ”I kontrakten er NASA ansvarlig for noget af udviklingen, og Caterpillar er ansvarlig for andre dele,” sagde Blubaugh, ”og så er der ting, som vi gør i fællesskab for at flytte teknologien hurtigere, så alle drager fordel af det. JSC får fordele af vores faciliteter og vores ingeniører, der arbejder med teknologi, og vice versa, CAT får fordele af de mennesker, der arbejder på JSC og den teknologi, de har og deres faciliteter, så det er et gensidigt fordelagtigt forhold mellem Johnson og CAT. ”
Caterpillar har et andet kontraktforslag, der går til JSC inden for kort tid, der bringer projektet til det næste niveau.
”Vi ser ud til at gøre beskyttelse, som bygger en jordbjerge omkring et sted, udjævner og registrerer bladets placering,” sagde Blubaugh. ”Vi tager den teknologi, vi har udført i dag, og tager den til næste niveau. Det er næsten en årlig trin for trin i udviklingen og vores måldato for at have en underskriftdemo, der viser denne type teknologi autonomi, at kunne indlæse et program i maskinen og få det til at fungere i sig selv er målrettet mod 2012. ”
Da 287 C-skridlæsser er ekstremt tung og kører på en dieselmotor, kunne den ikke bruges på månen. En prototype af et køretøj med en månelader er under udvikling af NASA, og Caterpillar hjælper med udviklingen af klingen. ”Så vi bliver involveret i projektet hele vejen, når det udvikler sig,” sagde Blubaugh.
De etårige IPP-projekter involverer samarbejde mellem NASA og en virksomhed fra den private sektor, den akademiske verden eller et andet regeringslaboratorium. Alle IPP-virksomheder adresserer teknologibarrierer med omkostningsdelte fælles udviklingsprogrammer.
Andre eksempler på NASA IPP-forskningsområder inkluderer forfølgelse af forbedret motorydelse og reducerede emissioner til luftfartforskning; høje temperaturmaterialer til månelander-motorer, optik til at sænke fejlhastighederne for fremtidige rumteleskoper og en demonstration af en glasbobleisolering til kryogene tanke.
Med en samlede omkostning for Caterpillar-projektet på lige under $ 1.000.000 anslås Caterpillar at bidrage med cirka 45% og NASA 55%. For hele NASAs innovative partnerskabsprogram kommer $ 9 millioner i finansiering fra NASA's budgettet for teknologioverførselspartnerskaber, $ 13 millioner leveres af NASA-kilder i programmer, projekter eller feltcentre og $ 12 millioner fra eksterne partnere til en samlet samlet økonomisk forpligtelse på $ 34 millioner .
”Mange af os på Caterpillar voksede op i tiden for den første rumudvikling,” sagde Blubaugh, ”det er ret spændende for os at være en del af dette. Plus, det er bare en god investering i fremtiden. ”
