o Curiosity Rover fez algumas descobertas incríveis durante os cinco anos em que opera na superfície de Marte. E durante a condução de sua pesquisa, o veículo espacial também acumulou alguma quilometragem séria. No entanto, certamente foi uma surpresa quando, durante exames de rotina em 2013, membros da equipe de ciências da Curiosity observaram que suas rodas haviam sofrido rasgos em seus passos (seguidas de quebras relatadas em 2017).
Olhando para o futuro, os pesquisadores do Glenn Research Center da NASA esperam equipar os rovers da próxima geração com uma nova roda. É baseado no "Spring Tire", que a NASA desenvolveu com a Goodyear em meados dos anos 2000. No entanto, em vez de usar fios de aço enrolados em um padrão de malha (que fazia parte do design original), uma equipe de cientistas da NASA criou uma versão mais durável e flexível que poderia revolucionar a exploração espacial.
Quando se trata disso, a Lua, Marte e outros corpos no Sistema Solar têm um terreno severo e penoso. No caso da Lua, a questão principal é o regolito (também conhecido como pó da lua), que cobre a maior parte de sua superfície. Essa poeira fina é essencialmente pedaços irregulares de rocha lunar que causam estragos nos motores e nos componentes das máquinas. Em Marte, a situação é um pouco diferente, com regolitos e rochas afiadas cobrindo a maior parte do terreno.
Em 2013, depois de apenas um ano na superfície, as rodas do rover Curiosity começaram a mostrar sinais de desgaste devido ao deslocamento inesperado em terrenos acidentados. Isso levou muitos a se preocupar com o fato de o veículo espacial não conseguir completar sua missão. Isso também levou muitos no Glenn Research Center da NASA a reconsiderar um projeto em que estavam trabalhando há quase uma década, destinado a missões renovadas na Lua.
Para a NASA Glenn, o desenvolvimento de pneus é um foco de pesquisa há cerca de uma década. A esse respeito, eles estão retornando a uma tradição consagrada pelo tempo de engenheiros e cientistas da NASA, que começou na era Apollo. Na época, os programas espaciais americanos e russos estavam avaliando vários designs de pneus para uso na superfície lunar. No geral, três projetos principais foram propostos.
Primeiro, você tinha as rodas especialmente projetadas para o Lunokhod rover, um veículo russo cujo nome se traduz literalmente como "Moon Walker". O design das rodas deste rover consistia em oito pneus de arame rígido de arame que eram conectados aos seus eixos por raios do tipo bicicleta. Grampos de metal também foram montados na parte externa do pneu para garantir melhor tração na poeira lunar.
Havia o conceito da NASA para um transportador de equipamento modular (MET), que foi desenvolvido com o apoio da Goodyear. Este carrinho sem motor veio com dois pneus de borracha macia e preenchidos com nitrogênio, para facilitar a tração do carrinho através do solo lunar e sobre rochas. E havia o design do Veículo Lunar Móvel (LRV), que foi o último veículo da NASA a visitar a Lua.
Esse veículo tripulado, que os astronautas da Apollo costumavam dirigir na desafiadora superfície lunar, contava com quatro rodas grandes e flexíveis de malha de arame com estruturas internas rígidas. Em meados dos anos 2000, quando a NASA começou a planejar novas missões para a Lua (e futuras missões para Marte), elas começaram a reavaliar o pneu LRV e incorporar novos materiais e tecnologias ao projeto.
O fruto dessa pesquisa renovada foi o Spring Tire, que foi o trabalho do engenheiro de pesquisa mecânica Vivake Asnani, que trabalhou em estreita colaboração com a Goodyear para desenvolvê-lo. O projeto pedia um pneu sem ar e compatível, composto por centenas de fios de aço enrolados, que eram então tecidos em uma malha flexível. Isso não apenas garantiu o peso leve, mas também deu aos pneus a capacidade de suportar altas cargas enquanto estavam em conformidade com o terreno.
Para ver como o pneu da primavera se sairia em Marte, os engenheiros do Centro de Pesquisa Glenn da NASA começaram a testá-los no laboratório Slope, onde eles passaram por uma pista de obstáculos que simulavam o ambiente marciano. Embora os pneus tenham um desempenho geral bom na areia simulada, eles tiveram problemas quando a malha de arame se deformava depois de passar sobre rochas irregulares.
Para resolver isso, Colin Creager e Santo Padua (engenheiro da NASA e cientista de materiais, respectivamente) discutiram possíveis alternativas. Com o tempo, eles concordaram que os fios de aço deveriam ser substituídos por níquel-titânio, uma liga com memória de forma capaz de reter sua forma sob condições difíceis. Como Pádua explicou em um segmento de vídeo da NASA Glenn, a inspiração para usar essa liga foi muito casual:
“Acabei de ficar no prédio aqui, onde fica o laboratório Slope. E eu estava aqui para uma reunião diferente para o trabalho que faço em forma de ligas com memória, e por acaso encontro Colin no corredor. E eu fiquei tipo 'o que você está fazendo de volta e por que você não está no laboratório de impacto?' - porque eu o conhecia como estudante. Ele disse: 'bem, eu me formei e estou trabalhando aqui em tempo integral há algum tempo ... trabalho em Slope'.
Apesar de trabalhar na JPL por dez anos, Pádua não tinha visto o laboratório Slope antes e aceitou um convite para ver no que estava trabalhando. Depois de entrar no laboratório e observar os pneus de primavera que estavam testando, Pádua perguntou se eles estavam tendo problemas com deformações. Quando Creager admitiu que eram, Pádua propôs uma solução que, por acaso, era sua área de especialização.
"Eu nunca tinha ouvido falar do termo liga de memória de forma antes, mas sabia que [Pádua] era um engenheiro de ciência de materiais", disse Creager. “Desde então, temos colaborado nesses pneus usando sua experiência em materiais, especialmente em ligas com memória de forma, para criar este novo pneu que acreditamos que realmente revolucionará os pneus rover planetários e, potencialmente, os pneus para a Terra também . ”
A chave para moldar as ligas com memória é a sua estrutura atômica, montada de tal maneira que o material “lembra” sua forma original e pode retornar a ela depois de sofrer deformação e deformação. Após a construção do pneu de liga com memória de forma, os engenheiros da Glenn o enviaram ao Laboratório de Propulsão a Jato, onde foi testado na Mars Life Test Facility.
No geral, os pneus não apenas tiveram um bom desempenho em areia marciana simulada, mas foram capazes de suportar a punição de afloramentos rochosos sem dificuldade. Mesmo depois que os pneus foram deformados até os eixos, eles conseguiram manter sua forma original. Eles também conseguiram fazer isso carregando uma carga útil significativa, que é outro pré-requisito ao desenvolver pneus para veículos de exploração e veículos espaciais.
As prioridades do MST (Mars Spring Tire) são oferecer maior durabilidade, melhor tração em areia macia e menor peso. Como a NASA indica no site do MST (parte do site do Glenn Research Center), existem três grandes benefícios no desenvolvimento de pneus de alto desempenho, como a Spring Wheel:
“Primeiro, eles permitiriam que os exploradores explorassem regiões maiores da superfície do que atualmente é possível. Em segundo lugar, por estar em conformidade com o terreno e não afundar tanto quanto as rodas rígidas, eles podem transportar cargas úteis mais pesadas para a mesma massa e volume. Por fim, como os pneus compatíveis podem absorver energia dos impactos em velocidades moderadas a altas, eles podem ser usados em veículos de exploração tripulados que devem se mover a velocidades significativamente mais altas do que os atuais rovers de Marte. ”
A primeira oportunidade disponível para testar esses pneus está a apenas alguns anos, quando a NASA Mars 2020 Rover será enviado para a superfície do planeta vermelho. Uma vez lá, o rover continuará de onde o Curiosity e outros rovers pararam, procurando sinais de vida no ambiente hostil de Marte. O rover também tem a tarefa de preparar amostras que serão devolvidas à Terra por uma missão tripulada, que deve ocorrer em algum momento da década de 2030.
