Không chỉ cho sứ mệnh sao Hỏa, chiếc lốp này có thể còn được sử dụng trên chính Trái đất.
Môi trường khắc nghiệt của sao Hỏa làm xói mòn lốp xe của robot Curiosity – một hệ thống robot chạy bằng năng lượng hạt nhân nặng một tấn có nhiệm vụ khám phá vùng đất đỏ mới đó – với tốc độ có phần chóng mặt. Chỉ sau một năm du hành, với tốc độ chỉ 0,14/h – 0,04m/s, đá sao Hỏa đã chọc thủng nhiều lỗ lớn trên lốp xe của Curiosity.
Rất khó để sửa một chiếc lốp bị xẹp trên Sao Hỏa hoặc Mặt Trăng. Trên thực tế, điều đó gần như không thể. Vì vậy, khi NASA gửi tàu thăm dò hoặc bất kỳ loại tàu thăm dò có bánh xe nào vào không gian, họ cần đảm bảo rằng những bánh xe đó không thể bị thủng trong bất kỳ trường hợp nào. Và đây cũng là lúc Superelastic Tires (lốp siêu đàn hồi) ra đời.
Lốp siêu đàn hồi đang được NASA phát triển cho các sứ mệnh Mặt trăng và Sao Hỏa trong tương lai – nhưng như cơ quan vũ trụ đã chỉ ra, nó cũng có thể là một giải pháp thay thế khả thi cho lốp khí nén truyền thống ở đây trên Trái đất.
NASA cho biết: “Việc sử dụng hợp kim mới có khả năng ghi nhớ hình dạng sẽ giúp bánh xe chịu được biến dạng cao, thay vì vật liệu đàn hồi thông thường, những vật liệu này sẽ giúp tạo ra một chiếc lốp có thể chịu được biến dạng quá mức mà không bị hư hại vĩnh viễn”.
Lốp xe gần như vĩnh cửu được làm từ sợi kim loại dệt.
Họ đã tạo ra một loại lốp gần như vĩnh cửu, được làm từ sợi kim loại dệt , có khả năng “ghi nhớ” hình dạng tối ưu nhất để có thể tự trở lại hình dạng đó sau khi bị hư hỏng. Các yếu tố bên ngoài làm biến dạng hoặc biến dạng.
Việc nghiên cứu và thiết kế loại lốp đặc biệt này được tiến hành tại Trung tâm nghiên cứu Glenn của NASA đặt tại Cleveland, Ohio. Kỹ sư Colin Creager và các đồng nghiệp của ông đã kết hợp các lò xo thép – kim loại lại với nhau để tạo ra chiếc lốp đó . Nó có khả năng bám đất và cát mềm rất tốt, chịu được trọng lượng lớn. Tuy nhiên, có một vấn đề khác.
Kỹ sư Creager cho biết : “Chúng tôi chỉ có một vấn đề là những chiếc lốp này luôn bị móp sau một thời gian sử dụng.
Kim loại bị móp sẽ khó trở lại hình dạng ban đầu.
Sau đó anh gặp Santo Padula, một nhà khoa học vật liệu. Creager nhận được lời khuyên rằng anh nên sử dụng hợp kim ghi nhớ hình dạng – một loại kim loại siêu đàn hồi có thể trở lại hình dạng ban đầu sau khi bị biến dạng.
Creager hào hứng nói : “Kể từ thời điểm đó, chúng tôi bắt đầu hợp tác… để tạo ra một loại lốp mới, loại lốp mà chúng tôi nghĩ sẽ cách mạng hóa lốp của các phương tiện thám hiểm hành tinh khác và thậm chí, thay lốp mới ngay cả trên Trái đất này” .
Lái xe trong không gian cũng khó như phóng một con tàu vào đó
NASA đã nghiên cứu và phát triển loại lốp thích hợp cho việc du hành trên các hành tinh khác từ những năm 1960, kể từ khi chương trình Không gian Mặt Trăng bắt đầu. Đầu tiên là Xe lưu động mặt trăng (LRV) , được sử dụng trong ba sứ mệnh Apollo 16, 16 và 17. Những mảnh kim loại cứng giúp lốp xe di chuyển dễ dàng trên bề mặt Mặt trăng, kể cả bụi Mặt trăng. và đá dăm nhỏ.
Phi hành gia lái xe trên Mặt trăng.
Nhưng bề mặt sao Hỏa phức tạp hơn nhiều. Để một phương tiện di chuyển trên đó, nó phải đáp ứng một danh sách dài và dài các yêu cầu như sau:
- Lốp xe phải có khả năng di chuyển trên mọi địa hình : bề mặt sao Hỏa là cát, sỏi và các loại đá, sỏi nhỏ, sắc nhọn.
- Phương tiện phải nhẹ : tốn 30.000 USD để hạ cánh gần nửa kg xuống bề mặt Sao Hỏa, phương tiện càng nhẹ thì càng rẻ.
- Thời gian sử dụng phải dài : năng lượng mặt trời và năng lượng hạt nhân sẽ giúp xe duy trì hoạt động trong nhiều năm, thậm chí hàng chục năm.
- Có thể chịu được thời tiết thất thường : lốp cao su thông thường sẽ không thể tồn tại được trong môi trường thiếu không khí, nhiệt độ dao động từ -129 độ C đến 21 độ C chỉ trong thời gian ngắn.
Trên Curiosity là hệ thống lốp cao 50cm, được làm từ nhôm và được gia cố bằng các vòng kim loại cứng cả bên ngoài lẫn bên trong, bề mặt lốp có các rãnh hình chữ V giúp bám đường tốt hơn, cùng hệ thống treo dạng nan hoa. sẽ giúp xe chống lại những cú sốc mạnh.
Chỉ 1 năm sau khi Curiosity nhận sứ mệnh sao Hỏa, lốp xe đã xuất hiện những lỗ thủng đáng lo ngại.
Nhưng chỉ 1 năm sau khi Curiosity nhận sứ mệnh lên sao Hỏa, lốp xe đã xuất hiện những lỗ thủng đáng lo ngại. Ngày nay, các phương tiện phải tránh những khu vực có sỏi nhỏ để giảm thiểu thiệt hại nhưng lốp xe vẫn tiếp tục xuống cấp theo thời gian.
Lốp mới xuất hiện
Sau nhiều năm nghiên cứu, nhóm nghiên cứu quyết định sử dụng hợp kim niken và titan (NiTi) . Một lò xo làm từ thép chỉ có thể giãn ra 0,3% (khoảng cách giữa các nguyên tử trong kim loại thay đổi) và nó sẽ bị móp vĩnh viễn, không thể trở lại hình dạng cũ.
Tuy nhiên, hợp kim NiTi có thể bị kéo dãn thêm 10% mà vẫn trở lại hình dạng ban đầu – nó đàn hồi gấp 30 lần so với lò xo thép.
Sử dụng hợp kim nhớ hình dạng làm cốt thép xuyên tâm cũng có thể làm tăng khả năng chịu tải của lốp. Lốp siêu đàn hồi mang lại khả năng bám đường ngang bằng hoặc vượt trội so với lốp hơi thông thường và loại bỏ khả năng bị thủng, từ đó nâng cao hiệu suất sử dụng nhiên liệu và độ an toàn cho xe. Ngoài ra, thiết kế lốp này không yêu cầu khung bên trong, điều này vừa đơn giản hóa vừa làm nhẹ cụm lốp/bánh xe.
Hợp kim NiTi có thể kéo dãn 10% mà vẫn trở lại hình dạng ban đầu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy loại lốp mới này có thể chịu tải trọng lượng lớn hơn 10 lần so với lốp Curiosity, có thể hoạt động ở nhiệt độ từ -130 độ C đến 90 độ C và bám đá, cát tốt hơn. , leo núi tốt hơn 23%.
Ở bài thử nghiệm khắc nghiệt nhất, trên quãng đường 10km đầy địa hình “khó nhằn” , chiếc lốp này vẫn hoàn thành xuất sắc. Hiện NASA đang xây dựng một phòng thử nghiệm cực lạnh để kiểm tra lốp xe trong điều kiện nhiệt độ thấp.
Con đường dài phía trước
Thử nghiệm lốp của NASA.
Trong vài năm tới, NASA sẽ phóng tàu vũ trụ lên sao Hỏa 2020 – tương tự Curiosity nhưng nặng hơn. Theo ông Creager, đáng buồn là loại lốp tuyệt vời nói trên có thể không áp dụng được cho Mars 2020 do thời gian eo hẹp và có hạn. Lốp xe còn phải thử nghiệm rất nhiều, rất nhiều và thời hạn ra mắt đang đến gần.
Một tin vui cho chúng ta trên Trái đất là loại lốp này có thể được ứng dụng ngay trên bề mặt hành tinh của chúng ta: nhóm nghiên cứu đang hợp tác với Goodyear – một công ty sản xuất lốp xe của Mỹ, thành lập từ năm 1898 – để ứng dụng loại lốp trên đối với các phương tiện chạy trên đường đất.
Trước mắt có thể nó sẽ được đưa vào các loại xe quân sự, chuyên chạy trên đường đất gồ ghề, nguy hiểm. Creager hy vọng công nghệ lốp tiên tiến này cũng có thể được áp dụng cho ô tô chạy trên đường nhựa.
- Con người đã hiểu sai một định luật vật lý suốt 300 năm
- Sinh vật 1,6 tỷ năm tuổi “làm thay đổi lịch sử Trái đất” xuất hiện ở Trung Quốc
- Tỷ phú Jeff Bezos chi hơn 1.000 tỷ đồng chế tạo cỗ máy hoạt động 10.000 năm trong khe núi
