NASA挑战赛测试月球基地移动性车轮设计

随着NASA准备建立月球基地，推进表面移动性将是帮助乘员和机器人系统在月球表面更远行进的关键。

为了帮助推进这一能力，"与NASA一起摇滚"挑战赛邀请公众创新者设计和建造下一代月球车车轮。

来自128份提交和49个国家的五支队伍进入了比赛的最终阶段，他们于7月31日在休斯顿的NASA约翰逊航天中心测试了他们的原型。

挑战赛寻求轻量、耐用且可扩展的车轮，以支持更长时间的月球表面操作。设计还需要足够柔顺以吸收冲击，在更高速度下保持牵引力，并能承受严酷的月球环境。

"月球车每多可靠行驶一公里，就能扩大我们的探索范围，实现更多科学目标，并建设更多基础设施，"约翰逊航天中心的机器人工程师兼挑战赛项目联合负责人埃德·埃雷拉说。

NASA约翰逊航天中心使用地面原型来测试移动性技术，而月球地形车将通过商业月球有效载荷服务计划交付到月球表面。在挑战赛中，车轮被安装到45公斤重的测试月球车MicroChariot上，并在约翰逊航天中心的岩石场进行了一系列测试，以评估其在不同地形上的性能。

"众包让我们有机会超越传统的月球车轮设计方法，"埃雷拉说。"我们开发和理解的车轮技术越多，就越能满足月球和火星上不同车辆、地形和任务的需求。"

这些想法体现在五种截然不同的设计中。

由Hellenic Technology of Robotics SA创建的HTR可变柔性月球车轮使用内部系统，旨在根据地形和车辆需求改变车轮的刚度。该团队改编了其约十年来为地面车轮开发的技术。

由Hyperbola创建的Hiper车轮使用张紧的电缆和波纹结构，提供类似弹簧的行为，使车轮无需依赖传统的径向辐条即可弯曲。

由Huff Helo Inc.创建的Huff Helo柔性钛车轮使用成型的钛金属板作为结构和弹簧。在测试中，团队发现设计的强度也使车轮更加刚性，导致其在某些障碍物上弹跳而不是适应地形。

由Deborah和Craige Payne创建的Payne航空车轮从航空和历史中汲取灵感。其设计师是一名飞机机械师，将气动方法与早期汽车轮胎设计的想法相结合。

获胜的Scotch Pad轮胎概念来自澳大利亚机械工程师Daniel Bloomfield和他的儿子Isaac Bloomfield。他们的原型使用基于Nomex的轮胎结构，支撑在铝制轮毂周围。柔软的材料使轮胎能够在地形周围变形，而内部支撑帮助其保持形状。集成了经过处理的环氧树脂和刚玉砂外层以提高牵引力。

岩石场测试还证明了为什么不同的地形可能需要不同的方法。松散的材料会影响牵引力，而岩石和斜坡对车轮提出了不同的要求，如车辆稳定性。

随着月球探索的扩展，不同的车辆将需要不同的速度、负载能力、耐用性和地形性能组合。

寻求这种多样性是挑战赛设计的一部分。设计选项为工程师提供了不同的技术来考虑和可能推进。

"这次挑战赛从传统行业之外带来了新想法，并帮助我们识别可能适用于更长时间表面操作的车轮技术，"约翰逊航天中心的机器人工程师兼挑战赛项目联合负责人卢西恩·詹金说。

下一阶段可能会评估车轮在约翰逊航天中心的热真空室中对类似月球尘埃、真空和极端温度的反应。工程师还可以评估设计在更长距离和不同尺寸及负载下的表现。

"移动性是我们想在月球上做的一切的关键，"詹金说。"我们想探索得越远，就越需要推进能够让我们到达那里的车轮技术。"

约翰逊航天中心工程局内机器人系统技术部门的通用机器人项目开展了"与NASA一起摇滚"挑战赛。NASA卓越协作创新中心是研究和技术任务局内奖项、挑战和众包计划的一部分，管理了挑战赛合同。NASA机器人学院的学生帮助准备硬件并支持比赛，而NASA格伦研究中心的工程师支持了概念和提案的审查。HeroX代表NASA管理了挑战赛。