Den första rymdrovern skickades upp från jorden redan 1970. Sedan dess har det hänt mycket, och vi blir allt bättre på att använda robotar för att utforska himlakroppar som vi inte själva kan nå. Framstegen till trots har vi mycket kvar att lära, och först nu har forskarna kommit fram till varför dessa rymdrobotar ofta kör fast.
En stor utmaning för rymdrovers som utforskar Mars och månen, är att lyckas ta sig fram i den vassa sand som täcker stora delar av ytorna. NASA:s senaste marsrover, Perseverance, fastnar i stort sett hela tiden. Detta har hittills gått att lösa, men det är inte alla uppdrag där det har gått lika bra. Marsrovern Spirit körde fast på Mars yta 2009, och sitter fortfarande fast där än idag.
Hur kommer det sig att det är så svårt att utforma en robot som kan köra på sand och grus på en annan planet? Det är något som maskiningenjören Dan Negrut och hans kollegor vid University of Wisconsin-Madison nu lyckats hitta svaret på.
Med hjälp av datorsimuleringar som körs på en motor kallad Project Chrono, satte de sig ned för att komma till botten med detta återkommande problem. Genom att jämföra sina resultat med fysiska tester på sand kunde de avslöja en diskrepans. De såg att tidigare tester av roverkonstruktioner i simulerad mån- eller marssand utelämnade en mycket viktig detalj: sand beter sig annorlunda när gravitationen förändras.
Himlakroppar så som Mars och månen har lägre gravitation än jorden, vilket påverkar hur saker rör sig. Jämfört med sand på jorden är sanden på månen, och även den på Mars, fluffigare och mjukare. Den flyttar sig lättare och blir svårare för rovern att greppa, vilket gör att hjulen fastnar mycket lättare, ungefär som hur ett fordon på jorden lätt kör fast i hal lera.
– Vi måste inte bara ta hänsyn till gravitationen som påverkar rovern, utan också gravitationens inverkan på sanden för att få en bättre bild av hur rovern kommer att fungera på månen. Våra resultat understryker värdet av att använda fysikbaserad simulering för att analysera roverns rörlighet på kornig mark, förklarar Dan Negrut till Science Alert.
Denna upptäckt hoppas man ska kunna vara den saknade pusselbiten som kan rädda framtidens rymdrobotar från att fastna. För med en långsiktig mänsklig närvaro planerad på månen, inom inte allt för lång tid, ställs ytterligare krav på mobilitetstekniken i rymden, inte minst på hjul och däck.
Nya hjul, nya möjligheter
Hårda hjul fungerar bra vid långsam och försiktig körning, men de har svårt att absorbera stötar vid högre hastigheter och när man kör över hinder. Månens ojämna yta, med kratrar, stenblock och branta sluttningar, innebär därför en betydande risk för traditionella däck. Därför har NASA öppnat ett nytt crowdsourcing-initiativ med syftet att hitta ett nytt hjul- och däcksystem för framtida månfärder.
Inom tävlingen ”Rock and Roll Challenge” bjuder de in ingenjörer och innovatörer från hela världen att utveckla ett lätt, flexibelt och hållbart hjulsystem som klarar det tuffa landskapet på månen – inklusive sand och gravitation.
Från och med i höst har deltagare möjlighet att skicka in detaljerade koncept för hjul- och däckkonstruktioner. Bidragen måste prioritera hållbarhet, flexibilitet, låg vikt och motståndskraft mot den vassa månsanden, samtidigt som de säkerställer lång livslängd med minimalt underhåll.
Deltagarna tävlar om priser på upp till 150 000 dollar, som delas ut till de mest lovande och innovativa hjulkonstruktionerna som möter kriterierna för teknik och prestanda.
Finalisterna får chansen att testa och visa upp sina konstruktioner i simulerade månmiljöer under 2026, där de kommer att testas i hastigheter på upp till 24 kilometer i timmen. Vinnarna kan sedan komma att få se sina innovationer vara en del av framtida månuppdrag. Och vem vet, kanske även på Mars?
