の 好奇心ローバー 火星の表面で運用されている5年間にいくつかの驚くべき発見をしました。そして、その研究を行っている過程で、ローバーはいくつかの深刻なマイレージも獲得しました。しかし、2013年の定期検査中に、好奇心の科学チームのメンバーがその車輪の踏み面に裂け目があったことに気付いたとき（2017年に報告された休憩に続いて）、それは確かに驚きでした。
NASAのGlenn Research Centerの研究者たちは、将来に目を向けて、次世代ローバーに新しいホイールを装備したいと考えています。 NASAが2000年代半ばにグッドイヤーとともに開発した「スプリングタイヤ」をベースにしています。ただし、NASAの科学者のチームは、メッシュパターンに織り込まれたコイル状の鋼線を使用するのではなく（元のデザインの一部でした）、宇宙探査に革命を起こす可能性のある、より耐久性と柔軟性の高いバージョンを作成しました。
それに直結すると、太陽系内の月、火星、およびその他の天体は、厳しい、罰則のある地形を持っています。月の場合、主な問題はその表面の大部分を覆うレゴリス（別名、月の塵）です。この細かいほこりは、本質的には月の岩のギザギザの小片であり、エンジンや機械部品で大混乱を引き起こします。火星では状況が少し異なり、レゴリスと鋭い岩がほとんどの地形を覆っています。
2013年、表面上でわずか1年後、好奇心ローバーのホイールは、予想外に過酷な地形を横切ったため、摩耗や破損の兆候を見せ始めました。これにより、多くの人がローバーがその任務を完了できない可能性があることを心配しました。また、NASAのグレンリサーチセンターの多くが、ほぼ10年前に取り組んでいた設計を再考するように導きました。
NASA Glennにとって、タイヤ開発は今から約10年間研究の焦点となってきました。この点で、彼らはアポロ時代に始まったNASAのエンジニアと科学者の昔からの伝統に戻っています。当時、アメリカとロシアの宇宙計画は、月面で使用するための複数のタイヤ設計を評価していました。全体として、3つの主要な設計が提案されました。
まず、ロシアの車であるルノホドローバー用に特別に設計されたホイールがありました。その名前は文字通り「ムーンウォーカー」に変換されます。このローバーのホイールデザインは、自転車タイプのスポークによって車軸に接続された8つのリジッドリムワイヤーメッシュタイヤで構成されていました。タイヤの外側にも金属クリートが取り付けられており、月の粉じんのトラクションが向上します。
その後、グッドイヤーの支援を受けて開発されたModularized Equipment Transporter（MET）に関するNASAのコンセプトがありました。この動力を与えられていないカートには、窒素で満たされた滑らかなゴム製タイヤが2つ付いており、月面の土壌や岩の上でカートを簡単に引っ張ることができます。そして、月を訪れる最後のNASAの車である月面車（LRV）の設計がありました。
アポロ宇宙飛行士が困難な月面を走り回っていたこの乗用車は、硬い内部フレームを備えた4つの大きくて柔軟なワイヤーメッシュホイールに依存していました。 2000年代半ばに、NASAは月への新しいミッション（および将来の火星へのミッション）の実装を計画し始めたとき、LRVタイヤの再評価を開始し、新しい材料と技術を設計に組み込んだ。
この新たな研究の成果は、Goodyearと密接に協力して開発した機械研究エンジニアのVivake Asnaniの作品であるSpring Tireでした。この設計では、何百ものコイル状のスチールワイヤーで構成されたエアレスのコンプライアントタイヤを必要とし、それを柔軟なメッシュに織りました。これにより、軽量化が保証されただけでなく、地形に順応しながらタイヤに高負荷をサポートする能力も与えられました。
NASAのGlenn Research Centerのエンジニアは、Spring Tireが火星でどのように機能するかを確認するために、スロープラボでテストを開始し、火星の環境をシミュレートする障害物コースを走らせました。タイヤはシミュレートされた砂で一般的に良好に機能しましたが、ギザギザの岩の上を通過した後にワイヤーメッシュが変形したときに問題が発生しました。
これに対処するために、Colin CreagerとSanto Padua（それぞれNASAのエンジニアと材料の科学者）は、可能な代替案について議論しました。やがて、彼らは鋼線を、厳しい条件下でも形状を保持できる形状記憶合金であるニッケルチタンに置き換える必要があることに同意しました。パドヴァがNASAグレンのビデオセグメントで説明したように、この合金を使用するためのインスピレーションは非常に思いがけないものでした。
「たまたまここのスロープラボのある建物に行っただけです。そして、私は形状記憶合金で行う作業についての別の会議にここにいて、たまたまホールのコリンに会いました。そして、私は「あなたは何をしていて、なぜインパクトラボに出ていないのですか」のようでした–私は彼を学生として知っていたからです。彼は言った、「まあ、私は卒業して、しばらくの間ここでフルタイムで働いてきました...私はスロープで働いています。」
JPLで10年間働いていたにもかかわらず、パドヴァはスロープラボをこれまで見たことがなく、彼らが何に取り組んでいるかを確認するための招待を受け入れました。ラボに入ってテストしているSpring Tiresを見た後、パドヴァは変形の問題が発生しているかどうか尋ねました。クリーガーがそうであると認めたとき、パドヴァはたまたま彼の専門分野である解決策を提案しました。
「以前は形状記憶合金という言葉さえ聞いたことがありませんでしたが、[Padua]が材料科学エンジニアであることは知っていました」とCreager氏は述べています。 「それ以来、私たちは彼の材料に関する専門知識、特に形状記憶合金を使用してこれらのタイヤに協力し、この新しいタイヤを考案してきました。この新しいタイヤは、惑星探査車のタイヤに革命を起こし、地球用のタイヤにも革命を起こすと考えています。 。」
形状記憶合金の鍵となるのはその原子構造であり、その原子構造は、材料がその元の形状を「記憶」し、変形やひずみを受けた後に元の形状に戻ることができるように組み立てられています。形状記憶合金タイヤを製造した後、グレンのエンジニアはそれをジェット推進研究所に送り、そこで火星寿命試験施設でテストされました。
全体的に、タイヤは模擬火星の砂でうまく機能しただけでなく、岩の露頭を罰することを乗り越えても問題なく耐えることができました。タイヤが車軸まで完全に変形した後でも、元の形状を維持することができました。彼らはまた、かなりのペイロードを運んでいる間にこれをなんとかしました。これは探査車と探査車用のタイヤを開発する際のもう一つの前提条件です。
マーススプリングタイヤ（MST）の優先事項は、耐久性の向上、柔らかい砂でのトラクションの向上、および軽量化です。 NASAがMSTウェブサイト（グレンリサーチセンターのウェブサイトの一部）で示しているように、スプリングホイールのような高性能コンプライアントタイヤを開発することには、3つの大きなメリットがあります。
「最初に、それらはローバーが現在可能なよりも表面のより広い領域を探索することを可能にするでしょう。第二に、それらは地形に順応し、剛性ホイールほど沈まないので、それらは同じ与えられた質量と体積に対してより重いペイロードを運ぶことができます。最後に、コンプライアントタイヤは、中速から高速での衝撃からエネルギーを吸収できるため、現在の火星探査車よりも大幅に高い速度で移動することが予想される乗組員探査車に使用できます。」
これらのタイヤをテストする最初の利用可能な機会は、NASAが 火星2020ローバー 赤い惑星の表面に送られます。そこに着くと、探査機は好奇心やその他の探査機が中断した場所をピックアップし、火星の過酷な環境での生命の兆候を探します。ローバーはまた、2030年代のいつか行われると予想される搭乗員ミッションによって最終的に地球に戻されるサンプルの準備も担当しています。
