Det Nysgerrighed Rover har gjort nogle utrolige opdagelser i de fem år, den har fungeret på Mars's overflade. Og i løbet af sin forskning har rover også fået nogen alvorlig kilometertal. Imidlertid kom det bestemt en overraskelse, da medlemmer af Curiosity science-teamet under en rutinemæssig undersøgelse i 2013 bemærkede, at dets hjul havde lidt rip i deres trin (efterfulgt af pauser rapporteret i 2017).
Når vi ser på fremtiden, håber forskere ved NASAs Glenn Research Center at udstyre næste generations rovere med et nyt hjul. Det er baseret på "Spring Dæk", som NASA udviklede med Goodyear tilbage i midten af 2000'erne. I stedet for at bruge spiralformede ståltråde, der er vævet ind i et maskemønster (som var en del af det originale design), har et team af forskere fra NASA skabt en mere holdbar og fleksibel version, der kunne revolutionere rumforskning.
Når det kommer helt ned til det, har Månen, Mars og andre kroppe i solsystemet hårdt, straffende terræn. I tilfælde af Månen er hovedspørgsmålet regolit (alias månestøv), der dækker størstedelen af dens overflade. Dette fine støv er i det væsentlige taggete bunker af månens sten, der spiller ødelæggelse med motorer og maskinkomponenter. På Mars er situationen lidt anderledes med regolit og skarpe klipper, der dækker det meste af terrænet.
I 2013, efter blot et år på overfladen, begyndte Curiosity rover's hjul at vise tegn på slid på grund af at det krydsede uventet hårdt terræn. Dette fik mange til at bekymre sig for, at roveren muligvis ikke kunne fuldføre sin mission. Det førte også mange til på NASAs Glenn Research Center til at genoverveje et design, de havde arbejdet med næsten et årti før, og som var beregnet til fornyede missioner til Månen.
For NASA Glenn har dækudvikling været et forskningsfokus i ca. et årti. I denne henseende vender de tilbage til en tidshøj tradition for NASA-ingeniører og videnskabsfolk, der begyndte tilbage i Apollo-æraen. På det tidspunkt vurderede både de amerikanske og russiske rumprogrammer flere dækdesign til brug på månens overflade. Samlet set blev tre større design foreslået.
Først havde du de hjul, der er specielt designet til Lunokhod rover, et russisk køretøj, hvis navn bogstaveligt talt betyder "Moon Walker". Hjuldesignet til denne rover bestod af otte stive fælg, trådnetnet dæk, der var forbundet til deres aksler af eger af cykeltype. Der blev også monteret metalskor på ydersiden af dækket for at sikre bedre trækkraft i månestøvet.
Derefter var der NASAs koncept for en modulariseret udstyrstransporter (MET), der blev udviklet med støtte fra Goodyear. Denne ujævne vogn kom med to nitrogenfyldte, glatte gummidæk for at gøre det lettere at trække vognen gennem månens jord og over klipper. Og så var der designet til Lunar Roving Vehicle (LRV), som var det sidste NASA-køretøj, der besøgte Månen.
Dette besætningskøretøj, som Apollo-astronauterne plejede at køre rundt på den udfordrende måneflade, var afhængig af fire store, fleksible trådnet-hjul med stive indre rammer. I midten af 2000'erne, da NASA begyndte at planlægge at montere nye missioner til Månen (og fremtidige missioner til Mars), begyndte de at revurdere LRV-dækket og inkorporere nye materialer og teknologier i designet.
Frugten af denne fornyede forskning var Spring Tire, som var værket af den mekaniske forskningsingeniør Vivake Asnani, som arbejdede tæt sammen med Goodyear for at udvikle den. Designet krævede et luftløst, kompatibelt dæk, der består af hundreder af spiralformede ståltråde, som derefter blev vævet til et fleksibelt net. Dette sikrede ikke kun let vægt, men gav dækkene også muligheden for at understøtte høje belastninger, mens de overholdt terrænet.
For at se, hvordan Spring Dæk ville klare sig på Mars, begyndte ingeniører ved NASAs Glenn Research Center at teste dem i Slope-laboratoriet, hvor de kørte dem gennem en forhindringsbane, der simulerede det Martiske miljø. Mens dækene generelt fungerede godt i simuleret sand, oplevede de problemer, da trådnet blev deformeret efter at have passeret over taggete klipper.
For at tackle dette diskuterede Colin Creager og Santo Padua (henholdsvis en NASA-ingeniør og materialeforsker) mulige alternativer. Med tiden var de enige om, at ståltrådene skulle erstattes med nikkel-titan, en formhukommelseslegering, der er i stand til at bevare sin form under hårde forhold. Som Padua forklarede i et NASA Glenn-videosegment, var inspiration til at bruge denne legering meget serendipitøs:
”Jeg var lige ovre i bygningen her, hvor skråningslaboratoriet er. Og jeg var her for et andet møde for det arbejde, jeg udfører i form af hukommelseslegeringer, og jeg løber tilfældigvis ind i Colin i hallen. Og jeg var som "hvad laver du tilbage, og hvorfor er du ikke med i påvirkningslaboratoriet?" - fordi jeg kendte ham som studerende. Han sagde: "Nå, jeg er uddannet, og jeg har arbejdet her på fuld tid i et stykke tid ... Jeg arbejder i Slope."
På trods af, at han arbejdede på JPL i ti år, havde Padua ikke set Slope-laboratoriet før og accepteret en invitation til at se, hvad de arbejdede med. Efter at have gået ind i laboratoriet og set på Spring Dæk, de testede, spurgte Padua, om de havde problemer med deformation. Da Creager indrømmede, at de var det, foreslog Padua en løsning, der netop tilfældigvis var hans ekspertise.
”Jeg havde aldrig engang hørt om udtrykket formhukommelseslegeringer før, men jeg vidste [Padua] var en materialevidenskabsingeniør,” sagde Creager. ”Og så har vi siden da samarbejdet om disse dæk ved hjælp af hans materialekspertise, især i formhukommelseslegeringer, for at komme med dette nye dæk, som vi tror virkelig vil revolutionere planetariske roverdæk og potentielt endda dæk til Jorden også .”
Nøglen til at forme hukommelseslegeringer er deres atomstruktur, der er samlet på en sådan måde, at materialet "husker" dets oprindelige form og er i stand til at vende tilbage til det efter at have været udsat for deformation og belastning. Efter at have opbygget dæk med formhukommelseslegering sendte Glenn-ingeniørerne det til Jet Propulsion Laboratory, hvor det blev testet i Mars Life Test Facility.
Samlet set dækkene ikke kun godt i simuleret Martian sand, men var i stand til at modstå at gå over straffe klippeaffald uden besvær. Selv efter at dækkene var deformeret helt ned til deres aksler, var de i stand til at bevare deres oprindelige form. Det lykkedes dem også, mens de havde en betydelig nyttelast, hvilket er en anden forudsætning, når de udvikler dæk til efterforskningskøretøjer og rovere.
Prioriteterne for Mars Spring Dæk (MST) er at tilbyde større holdbarhed, bedre trækkraft i blødt sand og lettere vægt. Som NASA indikerer på MST-webstedet (en del af Glenn Research Center's websted), er der tre store fordele ved at udvikle højtydende kompatible dæk som Spring Wheel:
”For det første ville de give rovere mulighed for at udforske større områder af overfladen end i øjeblikket muligt. For det andet, fordi de er i overensstemmelse med terrænet og ikke synker så meget som stive hjul, kan de bære tungere nyttelast for den samme givne masse og volumen. Til sidst, fordi de kompatible dæk kan absorbere energi fra stød ved moderate til høje hastigheder, kan de bruges på besætnings-efterforskningskøretøjer, som forventes at bevæge sig i hastigheder, der er væsentligt højere end de nuværende Mars-rover. ”
Den første tilgængelige mulighed for at teste disse dæk er kun få år væk, når NASA'erne er Mars 2020 Rover vil blive sendt til overfladen af den røde planet. Når han først er der, vil roverne samle op, hvor nysgerrighed og andre rovere har slået væk og søge efter tegn på liv i Mars 'barske miljø. Roveren har også til opgave at forberede prøver, der til sidst vil blive returneret til Jorden af en besætning, der forventes at finde sted en gang i 2030'erne.
