Πώς να μη μείνεις από λάστιχο στη Σελήνη και τον Άρη: Τα πειράματα των εταιρειών ελαστικών

Η επιστροφή του ανθρώπου στη Σελήνη μετά από μισό αιώνα και, στη συνέχεια, το ταξίδι στον Άρη απαιτεί – κυριολεκτικά – την επανεφεύρεση του τροχού. Άλλωστε, ο Άρης είναι πολύ μακριά για να επιστρέψεις αν μείνεις από λάστιχο.

Οι αποστολές Artemis των ΗΠΑ στοχεύουν στην επιστροφή των αστροναυτών στη Σελήνη, ίσως μέχρι το 2027. Μεταγενέστερες αποστολές Artemis θα χρησιμοποιήσουν ένα σεληνιακό όχημα για να εξερευνήσουν τον νότιο πόλο της Σελήνης, ξεκινώντας με την Artemis V, που είναι προγραμματισμένη για το 2030.

Οι αστροναύτες της Artemis θα οδηγήσουν πολύ πιο μακριά από εκείνους των αποστολών Apollo, οι οποίοι σε έξι επισκέψεις μεταξύ του 1969 και του 1972 δεν απομακρύνθηκαν ποτέ περισσότερο από 40 χλμ. από το σημείο προσεδάφισης.

«Ο στόχος είναι να καλύψουμε 10.000 χιλιόμετρα σε 10 χρόνια», λέει ο Sylvain Barthet, που διευθύνει το πρόγραμμα ελαστικών χωρίς αέρα της Michelin για τη Σελήνη στο Κλερμόν-Φεράν της Γαλλίας.

«Δεν μιλάμε για σύντομες διαδρομές μιας εβδομάδας, αλλά για δεκαετίες χρήσης», λέει στο BBC News ο Δρ. Santo Padula, ο οποίος έχει διδακτορικό στη επιστήμη των υλικών και εργάζεται για τη NASA ως μηχανικός στο Κέντρο Ερευνών Τζον Γκλεν στο Κλίβελαντ του Οχάιο.

Το πρόβλημα της θερμοκρασίας

Μια μεγάλη πρόκληση για όσους αναπτύσσουν τεχνολογία για τη Σελήνη είναι οι τεράστιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Στους πόλους, οι θερμοκρασίες μπορούν να πέσουν κάτω από τους -230 βαθμούς Κελσίου – όχι πολύ μακριά από το απόλυτο μηδέν (-273,5 βαθμοί), όπου τα άτομα σταματούν να κινούνται. Και αυτό είναι πρόβλημα για τα ελαστικά.

Διαβάστε ακόμη:
Γιατί χρειάζονται δρόμοι στο φεγγάρι, και πώς μπορούν να κατασκευαστούν

Τα ελαστικά πρέπει να μπορούν να παραμορφώνονται καθώς περνούν πάνω από βράχους και στη συνέχεια να επανέρχονται στην αρχική τους μορφή. «Χωρίς κίνηση των ατόμων, είναι δύσκολο το υλικό να παραμορφωθεί και να επανέλθει», λέει ο Δρ. Padula. «Αν παραμορφώσουμε μόνιμα ένα ελαστικό, δεν κυλάει αποτελεσματικά και έχουμε προβλήματα με την απώλεια ισχύος».

Το πρόβλημα του βάρους

Οι νέοι τροχοί θα μεταφέρουν επίσης πολύ μεγαλύτερα φορτία από τα ελαφριά οχήματα που χρησιμοποιούσαν οι αστροναύτες των αποστολών Apollo.

Οι επόμενες διαστημικές αποστολές θα πρέπει να μεταφέρουν «μεγαλύτερες επιστημονικές πλατφόρμες και κινητά καταλύματα που γίνονται όλο και μεγαλύτερα», λέει ο Δρ. Padula. Και αυτό θα είναι ένα ακόμη μεγαλύτερο πρόβλημα στον Άρη, όπου η βαρύτητα είναι διπλάσια από αυτή της Σελήνης.

Τα κατάλληλα υλικά

Τα σεληνιακά ρόβερ των Apollo χρησιμοποιούσαν ελαστικά κατασκευασμένα από σύρμα πιάνου επικαλυμμένο με ψευδάργυρο σε υφαντό πλέγμα, με αυτονομία περίπου 34 χιλιομέτρων.

Δεδομένου ότι οι ακραίες θερμοκρασίες και οι κοσμικές ακτίνες καταστρέφουν το καουτσούκ ή το μετατρέπουν σε εύθραυστο γυαλί, τα κράματα μετάλλων και τα πλαστικά υψηλής απόδοσης είναι οι βασικοί υποψήφιοι για τα διαστημικά ελαστικά χωρίς αέρα.

«Γενικά, για αυτούς τους τροχούς χρησιμοποιούνται υλικά με βάση το μέταλλο ή ανθρακονήματα», λέει ο Pietro Baglion, επικεφαλής της αποστολής Rosalind Franklin του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), η οποία έχει ως στόχο να στείλει το δικό της όχημα στον Άρη μέχρι το 2028.

Ένα πολλά υποσχόμενο υλικό είναι η νιτινόλη, ένα κράμα νικελίου και τιτανίου. «Συνδυάζοντας τα δύο, δημιουργείται ένα μέταλλο που λειτουργεί σαν καουτσούκ, το οποίο μπορεί να λυγίσει με διάφορους τρόπους και πάντα επιστρέφει στην αρχική του μορφή», λέει ο Earl Patrick Cole, διευθύνων σύμβουλος της The Smart Tire Company.

Ωστόσο, ο κ. Barthet της Michelin πιστεύει ότι ένα υλικό πιο κοντά σε ένα πλαστικό υψηλής απόδοσης θα είναι καταλληλότερο για ελαστικά που πρέπει να καλύπτουν μεγάλες αποστάσεις στη Σελήνη.

Έμπνευση από τις… καμήλες

Η Bridgestone, εν τω μεταξύ, έχει υιοθετήσει μια προσέγγιση βιομιμητικής, κατασκευάζοντας ένα μοντέλο των πέλματος των καμηλών. Οι καμήλες έχουν μαλακά, λιπαρά πέλματα που κατανέμουν το βάρος τους σε μια ευρύτερη επιφάνεια, εμποδίζοντας τα πόδια τους από το να βυθίζονται στο χαλαρό αμμώδες έδαφος.

Με αυτό ως έμπνευση, η Bridgestone χρησιμοποιεί ένα υλικό που μοιάζει με τσόχα για το πέλμα του τροχού, ενώ ο ίδιος ο τροχός αποτελείται από λεπτές μεταλλικές ακτίνες που μπορούν να κάμπτονται. Η κάμψη κατανέμει το βάρος του σεληνιακού οχήματος σε μια μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής, ώστε να μπορεί να κινείται χωρίς να κολλάει στα θραύσματα βράχων και σκόνης στην επιφάνεια της Σελήνης.

Ο διαγωνισμός και οι δοκιμές

Η Michelin και η Bridgestone συμμετέχουν σε διαφορετικά κονσόρτια που, μαζί με την Venturi Astrolab της Καλιφόρνιας, θα παρουσιάσουν σε λίγες μέρες τις προτάσεις τους για τα ελαστικά στη NASA. Η αμερικανική διαστημική υπηρεσία αναμένεται να λάβει απόφαση αργότερα φέτος – μπορεί να επιλέξει μία πρόταση ή να υιοθετήσει στοιχεία από περισσότερες.

Εν τω μεταξύ, η Michelin δοκιμάζει τα ελαστικά της οδηγώντας ένα ρόβερ σε ένα ηφαίστειο κοντά στο Κλερμόν, του οποίου το έδαφος μοιάζει με την επιφάνεια της Σελήνης. Ενώ η Bridgestone κάνει το ίδιο στους αμμόλοφους Τοτόρι της δυτικής Ιαπωνίας.