A medida que la NASA se prepara para establecer una base lunar, la mejora de la movilidad en la superficie es crucial para la exploración por parte de las tripulaciones y los sistemas robóticos.
Para avanzar en esta área, el desafío "Rock and Roll with NASA Challenge" invitó a innovadores públicos a diseñar y construir ruedas para rovers lunares de próxima generación.
Cinco equipos, seleccionados entre 128 propuestas de 49 países, llegaron a la fase final de la competencia. Allí, probaron sus prototipos el 31 de julio en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston.
El desafío buscaba ruedas ligeras, resistentes y escalables, capaces de soportar operaciones lunares de mayor duración. Los diseños debían ser lo suficientemente flexibles para absorber impactos, mantener la tracción a altas velocidades y resistir el duro entorno lunar.
"Cada kilómetro adicional que un rover puede recorrer de manera fiable ampliará nuestro alcance de exploración, los descubrimientos científicos que podemos lograr y la infraestructura que podemos construir", afirmó Ed Herrera, ingeniero de robótica del Johnson y colíder del proyecto.
El Centro Espacial Johnson de la NASA utiliza prototipos terrestres para evaluar tecnologías de movilidad. Para el desafío, las ruedas se instalaron en el rover de prueba "MicroChariot" (45 kg) y se sometieron a diversas pruebas en el terreno simulado del Rock Yard del Johnson para evaluar su rendimiento en diferentes tipos de superficies.
"La colaboración abierta nos brinda la oportunidad de explorar enfoques no tradicionales para el diseño de ruedas lunares", comentó Herrera. "Cuantas más tecnologías de ruedas podamos desarrollar y comprender, más opciones tendremos para satisfacer las necesidades de diferentes vehículos, terrenos y misiones en la Luna y Marte".
Estas ideas se reflejaron en cinco diseños distintos:
HTR Variable Flex Lunar Wheel, de Hellenic Technology of Robotics SA, utiliza un sistema interno para variar la rigidez de la rueda según el terreno y las necesidades del vehículo, adaptando tecnología desarrollada para ruedas terrestres.
Hiper Wheel, de Hyperbola, emplea cables tensados y una estructura corrugada para un comportamiento similar a un resorte, permitiendo que la rueda se flexione sin radios tradicionales.
Huff Helo Flexible Titanium Wheel, de Huff Helo Inc., utiliza láminas de titanio conformadas como estructura y resorte. Sin embargo, durante las pruebas, su rigidez hizo que la rueda rebotara sobre algunos obstáculos en lugar de adaptarse al terreno.
Payne Aviation Wheel, de Deborah y Craige Payne, se inspira en la aviación y la historia, combinando un enfoque neumático con diseños de neumáticos de automóviles antiguos.
El concepto ganador, Scotch Pad Tyres, de los ingenieros mecánicos australianos Daniel e Isaac Bloomfield, utiliza una estructura de neumático basada en Nomex sobre un buje de aluminio. El material blando permite que el neumático se deforme alrededor del terreno, mientras que el soporte interno mantiene su forma. Una superficie exterior tratada con epoxi y grano de corindón mejora la tracción.
Las pruebas en el Rock Yard también demostraron cómo diferentes terrenos exigen distintas soluciones. El material suelto afecta la tracción, mientras que las rocas y las pendientes imponen demandas diferentes en cuanto a la estabilidad del vehículo.
A medida que la exploración lunar se expande, los diferentes vehículos requerirán distintas combinaciones de velocidad, capacidad de carga, durabilidad y rendimiento en terrenos variados.
La búsqueda de esta variedad fue parte del diseño del desafío, ofreciendo a los ingenieros diversas tecnologías para considerar y potencialmente desarrollar.
“Este desafío introdujo nuevas ideas de fuera de las industrias tradicionales y nos ayudó a identificar tecnologías de ruedas que podrían ser adecuadas para operaciones de superficie a largo plazo”, dijo Lucien Junkin, ingeniero de robótica del Johnson y colíder del proyecto.
La siguiente fase podría evaluar la respuesta de las ruedas al polvo, vacío y temperaturas extremas lunares en las cámaras de vacío térmico del Johnson. Los ingenieros también podrían evaluar los diseños en distancias más largas y con diferentes tamaños y cargas.
“La movilidad es clave para todo lo que queremos hacer en la Luna”, afirmó Junkin. “Cuanto más lejos queramos explorar, más necesitamos avanzar en las tecnologías de ruedas que nos permitan llegar allí”.
El Proyecto de Robótica Común de la Rama de Tecnología de Sistemas Robóticos dentro de la Dirección de Ingeniería del Johnson llevó a cabo el desafío "Rock and Roll with NASA". El Centro de Excelencia para la Innovación Colaborativa de la NASA (CoECI), parte del Programa de Premios, Desafíos y Colaboración Abierta dentro de la Dirección de Misión de Tecnología e Investigación, gestionó el contrato del desafío. Estudiantes de la Academia de Robótica de la NASA ayudaron a preparar el hardware y apoyar la competencia, mientras que ingenieros del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland apoyaron las revisiones de conceptos y propuestas. HeroX administró el desafío en nombre de la NASA.
