Technickí experti z NASA Ames Research Center a Stanfordskej univerzity navrhli koncept „univerzálneho švajčiarskeho armádneho noža“ na posielanie nákladu na Mars. Odoslanie 1 kilogramu by stálo približne 2,4 milióna dolárov na základe nákladov na misiu Perseverance. Výskumníci však navrhujú nový prístup využívajúci samopreprogramovacie metamateriály, ktoré môžu zmeniť ich konfiguráciu.
Koncept „nulovej hmotnosti“ je založený na vlastnej reprodukcii, čo je technológia navrhnutá inžinierom Johnom von Neumannom v 40. rokoch minulého storočia. Vedci študujú samopreprogramovacie metamateriály, ktoré dokážu zmeniť svoju štruktúru tak, aby sa skonštruované systémy mohli reprodukovať a fungovať v prostredí.
„Technológia preprogramovateľných metamateriálov pokročila do takej miery, že nám umožňuje premýšľať o ich aplikácii. Zatiaľ čo ešte nie je možné vytvoriť všetko potrebné, je už možné vytvoriť významnú časť komponentov,“ hovorí výskumníčka NASA Christine Gregg z NASA Ames Research Center, jedna z autoriek štúdie.
Jedným z problémov existujúcich von Neumannových sond bolo, že zber vzoriek z iných planét a ich premena na inžinierske komponenty bolo náročné na zdroje a vyžadovalo si veľa energie. Riešením je použitie hotových, štandardizovaných stavebných blokov založených na koncepte prírodných stavebných blokov. Biologické systémy napríklad používajú obmedzené množstvá aminokyselín na vytváranie rôznych proteínov, čo je stratégia, ktorú možno použiť pri inžinierstve.
Výskumníci vytvorili súbor 256 odolných 3D štruktúr vyrobených z polyméru vystuženého uhlíkovými vláknami s názvom StattechNN-40CF. Každý blok má upevňovacie prvky, ktoré umožňujú ich vzájomné prepojenie a vytvorenie odolnej konštrukcie.
Konštrukcia 3x3 z týchto blokov má priemernú medzu pevnosti 900 Newtonov, čo znamená, že unesie viac ako 90 kilogramov napriek svojej nízkej hmotnosti iba 0,0103 gramu na kubický centimeter. „Vytvorili sme rôzne konštrukcie vrátane člna, prístrešku a mosta, všetky vážili asi 18 kilogramov,“ hovorí výskumník Kenneth Chung z NASA. Ale čo je najdôležitejšie, roboty boli schopné samostatne zostaviť tieto štruktúry, čo otvára nové možnosti pre autonómnu konštrukciu pomocou metamateriálov a robotov.
V experimente použili tri roboty všetkých 256 blokov na zostavenie stacionárnej základne počas štyroch a pol dňa. Robot nakladač dodal bloky zo zásobovacej oblasti, žeriavový robot ich umiestnil do správnych pozícií a upevňovací robot namontoval bloky na konštrukciu.
Roboty fungovali bez kamier, lidarov či riadiacich systémov. „Preukázali sme možnosť automatického plánovania, ktoré zohľadňuje kolízie medzi robotmi a zabezpečuje stabilitu konštrukcie. Pozreli sme sa však aj na podobné modely, ktoré mravce používajú na stavbu svojich kolónií,“ hovorí Kenneth Cheung. Tento stavebný prístup má potenciál postaviť veže na Mesiaci.
Konštrukcia veží je obzvlášť dôležitá pre misiu Artemis 3, pretože miesto pristátia pre vracajúcich sa astronautov sa nachádza v blízkosti mesačného južného pólu. „Uhol slnka je tam nízky, takže ak chcete maximalizovať množstvo slnečného svetla, mali by ste solárne panely umiestniť čo najvyššie,“ hovorí Chung.
Na splnenie tejto úlohy musí byť výška veží viac ako 100 metrov, čo bude pri súčasných systémoch mimoriadne ťažké dosiahnuť. Tím sa teraz zameriava na demonštráciu toho, ako sa dajú ich stavebné bloky a roboty použiť na stavbu komunikačných a solárnych veží na Mesiaci. Autori sľubujú novú prácu na týchto možnostiach v marci.
bbabo.Net