Až se lidstvo v rámci programu Artemis, na kterém se podílí agentura NASA se svými partnery, dostane zpět na Měsíc, ocitnou se astronauti i s nimi související technika v zatím neprozkoumaných oblastí v okolí jižního pólu, kde mohou teploty za tmy spadnout ještě hlouběji než na promrzlém Marsu. Takové podmínky by byly pro současné sondy ohromnou výzvou, protože spoléhají na ohřívače spotřebovávající energii, aby se udržely v optimální teplotě. Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii proto vyvíjí technologický demonstrátor, který by mohl nabídnout řešení umožňující průzkum i během temnoty lunární noci, která trvá 14 pozemských dní. Projekt, který nyní prochází zkouškami na JPL, nese název COLDArm (Cold Operable Lunar Deployable Arm). Projekt kombinuje několik inovativních technologií, aby vytvořil systém robotické paže, který zvládne fungovat i při mrazivých teplotách -173 °C.

„Když se vydáme na Měsíc, musíme být schopni fungovat za nižších teplot, především pak při lunární noci, bez použití ohřívačů,“ říká hlavní vědecký pracovník Ryan McCormick a pokračuje: „COLDArm by umožnila misím pokračovat v práci a provádění vědy dokonce i v extrémních kryogenních prostředích.“ Aby vysvětlil celý projekt, McCormick připomíná film „Terminátor 2: Den zúčtování“ z roku 1991, ve kterém je nepřátelský robot vytvořený z tekutého kovu zastaven chladem – je doslova zmražen a ztuhne vlivem velkého množství rozlitého kapaného dusíku. „Záporák si s těmito teplotami nedokáže poradit, ale COLDArm to zvládne,“ říká McCormick.

COLDArm (Cold Operable Lunar Deployable Arm) dokáže pracovat i při teplotách -173 °C a přitom nepotřebuje žádné teplo z ohřívačů spotřebovávajících energii, které jsou vyžadovány robotickými pažemi na současných sondách.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

COLDArm sice nebude pracovat v kapalném dusíku, ale tato technologie by mohla najít uplatnění třeba i na landeru vyslaném ke zmrzlému oceánskému světu, jako je třeba jupiterův měsíc Europa. Tam by absence vyhřívaných dílů znamenala důležitou výhodu, protože by díky tomu bylo možné sbírat i těkavé materiály aniž by došlo ke znatelné změně teploty vzorku. Bylo by také možné ušetřit až dvě hodiny času a až 30% denního energetického rozpočtu, který marsovské rovery Curiosity a Perseverance vynakládají na ohřívání svých robotických ramen, aby se převody a ozubená kola v nich příliš nenamáhala a nepraskala chladem.

Dva metry dlouhá paže je vybavena dvojicí komerčně dostupných kamer pro 3D mapování, které mají stejný snímkovací senzor, jaký je zabudován do 13 megapixelové kamery používané vrtulníkem Ingenuity. Jde o jednu z mnoha technologií, které si projekt COLDArm půjčil od malého vrtulníčku. Na konec paže je možné připojit mnoho různých nástavců a malých nástrojů včetně 3D tištěné lopatky z titanu pro odběry povrchových vzorků. Stejně jako paže na marsovském landeru InSight by COLDarm dokázala vyložit přístroje z povrchu landeru na povrch. Letos v září projekt COLDArm úspěšně prošel zkouškami v testovacím zařízení na JPL, které je naplněném materiálem simulujícím měsíční regolit. V rámci testů se hodnotila jeho schopnost shromažďovat údaje o vlastnostech regolitu. Následně bylo rameno COLDArm odesláno k dokončení stejných zevrubných zkoušek v prostředí podobném vesmíru. Do akce by mohla být tato paže nasazena koncem dvacátých let.

Metalické sklo na bázi titanu
Zdroj: http://thefutureofthings.com/

Systém COLDArm využívá několika nových technologií, aby mohl fungovat v extrémním prostředí. V první řadě rameno používá ozubená kola v převodech vyrobená z kovových skel BMG (bulk metallic glass) (viz náš starší článek). Jde o pevný kovový materiál s jedinečným složením a strukturou, což z něj činí odolnější materiál než je keramika a navíc je dvakrát pevnější než ocel. Sluší se ještě poznamenat, že je elastičtější, než oba zmíněné konkurenční materiály. Důležité je, že ozubená kola z tohoto materiálu nevyžadují pro práci v chladu žádné mazivo ani ohřívání! Jelikož řídicí jednotky motorů ramene nemusí být udržovány v teple v boxu s elektronikou v těle sondy, mohou být instalovány blíže k vědeckým přístrojům, což nevyžaduje žádnou izolaci a výsledkem je tedy lehčí kabeláž.

Senzor zabudovaný do „zápěstí“ COLDArm dává paži zpětnou vazbu, takže systém „cítí“, co dělá ve všech směrech – podobně jako když člověk vrtí klíčem při snaze dostat jej do dírky a otočit zámkem. Toto zařízení označované jako šestiosý silový senzor točivého momentu také dokáže fungovat v extrémním chladu. Kromě využití kamer určených pro komerční využití využívá COLDArm další technologie, které byly prověřeny na palubě již zmíněného vrtulníku Ingenuity. Jde třeba o výkonný procesor podobný těm z chytrých telefonů, nebo open-source letový software F Prime, který vyvinuli v JPL. Stejně jako marsovský vrtulník, může i COLDArm fungovat autonomně – provádět úkoly, pořizovat snímky a měřit data ze senzorů bez zapojení operátorů ze Země v reálném čase. Společnost Motiv Space Systems, která je partnerrm programu COLDArm, vyvinula řídící jednotky motorů a také postavila části ramene. Sestavení dílů dodaných JPL pak proběhlo v areálu JPL v Pasadeně.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/1-pia25316-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/e1-pia25317-1041.jpg
http://thefutureofthings.com/upload/items_icons/Titanium-Based-Metallic-Gla_large.jpg