Tajemný Mars studují lidé už stovky let. Čtvrtá planeta od Slunce připomíná sytě rudou poušť a má členitý povrch, který je náročný na průchod. Ačkoliv na Marsu už přistálo několik robotických misí, NASA zatím prozkoumala sotva 1 % jeho povrchu. Před budoucími lidskými a robotickými misemi na Rudou planetu agentura NASA nedávno dokončila důkladné testování vozítek v marťanském simulovaném terénu s revoluční technologií pružinových pneumatik ze slitiny s tvarovou pamětí, která byla vyvinuta v Glennově výzkumném středisku v Clevelandu ve spolupráci se společností Goodyear Tire & Rubber.

Rovery, tedy mobilní roboti, kteří prozkoumávají povrch Měsíce, či planet, musí být vybaveny adekvátními koly pro prostředí, které mají prozkoumávat. Jelikož má Mars nerovný, kamenný povrch, trvanlivá kola jsou pro pohyblivost nezbytná. Pružinové pneumatiky ze slitiny s tvarovou pamětí (SMA – Shape memory alloy) by to měly umožnit. Slitiny s tvarovou pamětí jsou kovy, které se mohou po ohnutí, natažení, zahřátí a ochlazení vrátit do původního tvaru. NASA je používá už desítky let, ovšem aplikace této technologie do pneumatik je vcelku nový koncept.

„Na Glennově středisku patříme ke světové špičce v oblasti vědy a pochopení toho, jak měnit složení slitin, jak měnit zpracování materiálu a jak tyto systémy modelovat tak, abychom mohli řídit a stabilizovat jejich chování, aby mohly být skutečně využity v reálných aplikacích,“ říká Santo Padula II, materiálový výzkumný inženýr na Glennově středisku. Padula a jeho tým testovali několik aplikací pro slitiny s tvarovou pamětí, ovšem jeho prozření o možnostech pneumatik přišlo díky náhodnému setkání.

Při odchodu z jednání se Padula potkal s Colinem Creagerem, strojním inženýrem z Glennova střediska, kterého roky neviděl. Creager této příležitosti využil k tomu, aby mu řekl o práci, kterou dělal v laboratoři SLOPE (Simulated Lunar Operations), která dokáže simulovat prostředí Měsíce a Marsu, aby vědci a inženýři mohli testovat parametry vozítek. Padulu to zaujalo a kolega jej vzal do laboratoře. Tam si všiml, že pneumatiky testovaných roverů byly vyrobené z oceli a hned si začal dělat poznámky. „Jakmile jsem pneumatiku uviděl, řekl jsem si, jestli nemáte problémy s jejich plastifikací,“ uvedl Padula. Tímto výrazem se rozumí deformace kovu, která není vratná a může vést k poškození nebo selhání součásti. „Colin mi řekl, že to je jediný problém, který nedokáží vyřešit,“ vzpomíná Padula a dodává: „Řekl jsem, že mám řešení. Vyvíjím novou slitinu, která to vyřeší. A tak začala historie pneumatik ze slitin s tvarovou pamětí.“

Od té chvíle Padula, Creager a jejich týmy spojili síly, aby vylepšily existující pružinové pneumatiky agentury NASA přelomovým materiálem – nikl-titanovou slitinou s tvarovou pamětí. Tento kov může snést deformaci vlivem extrémního namáhání a umožní pneumatice návrat do původního tvaru i po tvrdém nárazu. Pružinové pneumatiky z konvenčních kovů nic takového neumožňují. Od té doby tak probíhal široký výzkum a na podzim roku 2024 se týmy z Glennova stediska vypravily do společnosti Airbus Defence and Space ve Stevenage ve Velké Británii, aby zde otestovaly inovativní pružinové pneumatiky využívající SMA. Testování probíhalo v Airbus Mars Yard – uzavřeném zařízení vytvořeném pro simulaci drsných podmínek marťanského terénu.

„Vešli jsme tam s týmem a měli jsme s sebou systém pro sledování pohybu. Prováděli jsme různé testy jízdy do kopce a pak zase zpět dolů,“ popisuje Creager a dodává: „Provedli jsme mnoho jízd příčně po svahu na kamenech a písku, kde jsme se zaměřili na pochopení stability, protože to bylo něco, co jsme nikdy předtím netestovali.“ Během zkoušek výzkumníci sledovali rovery, když jejich kola přejížděla přes kameny a především si dávali pozor, jak moc se posunuly tzv. koruny pneumatik. Důraz byl kladen také na jakékoliv poškození, či klouzání při sjezdu. Tým očekával klouzání i posuny, ale tyto případy byly minimální, takže zkoušky splnily svůj úkol. Výzkumníci také pronikli hlouběji do problematiky stability a manévrovatelnosti kol i schopnosti jízdy po kamenech.

Jelikož se NASA snaží postupně vyvíjet systémy pro průzkum hlubokého vesmíru, rozhodli se zástupci agenturního programu pro výstupy do volného prostoru a lidské povrchové mobility požádat Padulu, aby zkoumal další způsoby, jak zlepšit vlastnosti pneumatik ze SMA pro budoucí vozítka a další potenciální využití, včetně lunárního prostředí. „Mým cílem je rozšířit provozní teploty slitin s tvarovou pamětí pro aplikace, jako jsou pneumatiky. Budu se také snažit o aplikaci těchto materiálů do ochrany habitatů,“ zmínil Padula a dodal: „Potřebujeme nové materiály pro extrémní prostředí, které mohou poskytnout schopnost pohltit energii z dopadů mikrometeoroidů, ke kterým dochází na Měsíci, abychom mohli realizovat ubytovací struktury pro velké množství astronautů a vědců, kteří budou pracovat na Měsíci a Marsu.“ Aby to ale nevypadalo, že jsou pneumatiky ze SMA už teď připraveny k produkčnímu nasazení, výzkumníci upozorňují, že jejich vývoj je stále na samém začátku.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/01/mars-terrain-testing-grc-002.jpeg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/01/mars-terrain-testing-group-grc.jpeg
https://images-assets.nasa.gov/image/GRC-2020-C-00516/GRC-2020-C-00516~large.jpg