Πιστωτική εικόνα: NASA / JPL
Οι επιστήμονες αναζητούν πάντα περισσότερους τρόπους για να σπάσουν τα επιστημονικά όργανα σε διαστημόπλοια και έχουν βρει μια καινοτόμο ιδέα για τους εξερευνητές του Mars Exploration: χρησιμοποιώντας τους τροχούς για να σκάψουν χαρακώματα για να δουν πώς είναι το περιβάλλον στον Άρη, μερικά εκατοστά κάτω από το επιφάνεια. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Cornell τελειοποίησαν μια τεχνική όπου το rover κλειδώνει όλους εκτός από έναν από τους έξι τροχούς του και στη συνέχεια χρησιμοποιεί τον τελικό τροχό για να ανασηκώσει τη βρωμιά - οι δοκιμές στο εργαστήριο τους επέτρεψαν να φτάσουν σε υλικό που είχε βάθος πάνω από 10 cm.
Αφού οι δίδυμοι Mars Exploration Rovers αναπηδήσουν στον κόκκινο πλανήτη και αρχίσουν να περιοδεύουν στο έδαφος του Άρη τον Ιανουάριο, τα φασματόμετρα και οι κάμερες θα συγκεντρώσουν δεδομένα και εικόνες - και οι τροχοί των ροβερ θα σκάψουν τρύπες.
Συνεργαζόμενοι, ένας πλανητικός γεωλόγος του Πανεπιστημίου Cornell και ένας πολιτικός μηχανικός βρήκαν έναν τρόπο να χρησιμοποιήσουν τους τροχούς για να μελετήσουν το έδαφος του Άρη σκάβοντας τη βρωμιά με έναν περιστρεφόμενο τροχό. «Είναι ωραίο να αναδιπλώνεις τη γεωλογία, αλλά κάθε φορά πρέπει να βγάζεις ένα φτυάρι, να σκάβεις μια τρύπα και να ανακαλύπτεις τι είναι πραγματικά κάτω από τα πόδια σου», λέει ο Robert Sullivan, ανώτερος ερευνητικός συνεργάτης στις διαστημικές επιστήμες και μια πλανητική γεωλογία μέλος της επιστημονικής ομάδας της αποστολής Άρη. Ο ίδιος συνέταξε το σχέδιο με τον Χάρι Στιούαρτ, αναπληρωτή καθηγητή Πολιτικών Μηχανικών του Κορνέλ και μηχανικούς στο Εργαστήριο Jet Propulsion (JPL) στην Πασαντένα.
Οι ερευνητές τελειοποίησαν μια μέθοδο σκάψιμο για να κλειδώσουν όλους τους τροχούς εκτός από έναν τροχό στην επιφάνεια του Άρη. Ο υπόλοιπος τροχός θα περιστραφεί, σκάβοντας το επιφανειακό έδαφος περίπου 5 ίντσες, δημιουργώντας μια τρύπα σε σχήμα κρατήρα που θα επιτρέψει την απομακρυσμένη μελέτη της στρωματογραφίας του εδάφους και μια ανάλυση του κατά πόσον υπήρχε νερό. Για τους ελεγκτές στο JPL, η διαδικασία θα περιλαμβάνει περίπλοκους ελιγμούς - ένα «μπαλέτο rover», σύμφωνα με τον Sullivan - πριν και μετά από κάθε τρύπα σκάβεται για το συντονισμό και τη βελτιστοποίηση των επιστημονικών ερευνών για κάθε τρύπα και το σωρό των ουρών της.
Η JPL, ένα τμήμα του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Καλιφόρνιας, διαχειρίζεται το έργο Mars Exploration Rover για το Γραφείο Διαστημικής Επιστήμης της NASA, Washington, D.C. Cornell, στην Ιθάκη της Νέας Υόρκης, διαχειρίζεται την επιστημονική σουίτα οργάνων που μεταφέρουν οι δύο rover.
Κάθε rover έχει ένα σετ έξι τροχών σκαλισμένα από μπλοκ αλουμινίου, και μέσα σε κάθε τροχό πλήμνης υπάρχει ένας κινητήρας. Για να περιστρέψετε έναν τροχό ανεξάρτητα, οι χειριστές JPL απλώς θα απενεργοποιήσουν τους άλλους κινητήρες πέντε τροχών. Οι προπτυχιακοί φοιτητές Sullivan, Stewart και Cornell Lindsey Brock και Craig Weinstein χρησιμοποίησαν το Γεωτεχνικό Εργαστήριο Takeo Mogami του Cornell για να εξετάσουν διάφορες αντοχές και χαρακτηριστικά του εδάφους. Χρησιμοποίησαν επίσης το Εργαστήριο Πολιτικής Υποδομής George Winter του Cornell για να ελέγξουν την αλληλεπίδραση ενός τροχού με το έδαφος. Κάθε τροχός rover έχει ακτίνες διατεταγμένες σε σπειροειδές μοτίβο, με ισχυρό αφρώδες ελαστικό μεταξύ των ακτίνων. Αυτά τα χαρακτηριστικά θα βοηθήσουν τους τροχούς rover να λειτουργούν ως αμορτισέρ ενώ κυλούν πάνω σε τραχύ έδαφος στον Άρη.
Τον Νοέμβριο, ο Sullivan χρησιμοποίησε το έδαφος της JPL για να αποδείξει το έδαφος για το πώς ένας τροχός rover αλληλεπιδρά με διαφορετικούς τύπους εδάφους και χαλαρή άμμο. Χρησιμοποίησε κίτρινη, ροζ και πράσινη άμμο - βαμμένη με χρωματισμό τροφίμων και ψήθηκε από τον Brock. Ο Sullivan χρησιμοποίησε μια στοίβα από μεγάλα κορνίζες για να στρώσει τις διαφορετικές χρωματιστές άμμους για να παρατηρήσει πώς ένας τροχός έριξε κεκλιμένες στοίβες ουρών και πού προσγειώθηκε τελικά η κίτρινη, ροζ και πράσινη άμμος. «Οι τοποθεσίες όπου τα βαθύτερα χρώματα συγκεντρώθηκαν στην επιφάνεια υποδηλώνουν πού η ανάλυση θα μπορούσε να συγκεντρωθεί όταν ο ελιγμός επαναλαμβάνεται για πραγματικό στον Άρη», λέει.
Ο Stewart σημειώνει ομοιότητες μεταξύ αυτών των δοκιμών και εκείνων για τις αποστολές σεληνιακής προσγείωσης στα τέλη της δεκαετίας του 1960, όταν οι μηχανικοί έπρεπε να γνωρίζουν τα φυσικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας του φεγγαριού. Εκείνη την εποχή, οι γεωλόγοι βασίστηκαν σε οπτικές παρατηρήσεις από αποστολές ανίχνευσης για να προσδιορίσουν εάν ο σεληνιακός εκφορτωτής θα βυθιστεί ή θα ξεσπάσει σκόνη ή αν η σεληνιακή επιφάνεια ήταν πυκνή ή σκόνη.
«Όπως και οι πρώτες σεληνιακές αποστολές, θα κάνουμε το ίδιο πράγμα, μόνο αυτή τη φορά εξετάζοντας τα χαρακτηριστικά του εδάφους του Άρη», λέει ο Stewart. "Θα εκθέσουμε φρέσκο υλικό για να μάθουμε την ορυκτολογία και τη σύνθεση."
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων Cornell
