Il ritorno sulla Luna dopo cinque decenni e la successiva avventura su Marte rappresentano una significativa sfida tecnologica: reinventare la ruota per ambienti extraterrestri.
Le enormi distanze coinvolte rendono una semplice foratura un guasto critico. “Una gomma a terra è inaccettabile”, sottolinea Florent Menegaux, CEO di Michelin.
Le dure condizioni marziane sono ben documentate, come dimostra il rover Curiosity. Entro un anno dal suo atterraggio nel 2012, le sue ruote in alluminio mostravano danni sostanziali dovuti a forature e lacerazioni.
Le missioni Artemis mirano a riportare gli astronauti sulla Luna, potenzialmente entro il 2027, con missioni successive che utilizzeranno un rover lunare per esplorare il polo sud, a partire da Artemis V nel 2030.
Queste missioni Artemis espanderanno significativamente l’esplorazione lunare, superando la portata limitata delle missioni Apollo di 40 km.
“L’obiettivo è coprire 10.000 chilometri in 10 anni”, afferma Sylvain Barthet, responsabile del programma di ruote lunari senza aria di Michelin.
“Non parliamo di missioni brevi; stiamo parlando di decenni di operatività”, aggiunge il Dr. Santo Padula, ingegnere della NASA presso il John Glenn Research Centre.
Un ostacolo importante sono le estreme fluttuazioni di temperatura sulla Luna, che precipitano al di sotto di -230°C ai poli, avvicinandosi allo zero assoluto, dove il moto atomico cessa. Questo influisce gravemente sulle prestazioni degli pneumatici.
“Senza il moto atomico, la deformazione e il recupero del materiale diventano estremamente difficili”, spiega il Dr. Padula.
Gli pneumatici devono deformarsi sugli ostacoli e recuperare la loro forma per una rotazione efficiente. Una deformazione permanente porta a una perdita di potenza.
Inoltre, i rover futuri trasporteranno carichi utili più pesanti, comprese “piattaforme scientifiche più grandi e habitat mobili”, aumentando le esigenze della tecnologia degli pneumatici.
La sfida è ancora maggiore su Marte, con una gravità doppia rispetto a quella lunare. I rover lunari dell’Apollo utilizzavano filo di pianoforte zincato, con una portata limitata di 34 km.
Dati gli effetti dannosi delle temperature estreme e dei raggi cosmici sulla gomma, le leghe metalliche e le plastiche ad alte prestazioni sono i principali candidati per gli pneumatici spaziali senza aria.
“In genere vengono utilizzati materiali a base di metallo o fibra di carbonio”, osserva Pietro Baglion, responsabile del team della missione del rover marziano Rosalind Franklin dell’ESA.
Il Nitinol, una lega di nichel-titanio, si rivela molto promettente. “È un metallo simile alla gomma con eccezionale flessibilità e memoria di forma”, afferma Earl Patrick Cole, CEO di The Smart Tire Company.
Il Dr. Padula definisce il nitinol “rivoluzionario”, evidenziando le sue capacità di assorbimento e rilascio di energia, potenzialmente in grado di affrontare le esigenze di riscaldamento e raffreddamento.
Tuttavia, Barthet di Michelin ritiene che una plastica ad alte prestazioni possa essere più adatta per i viaggi lunari a lunga distanza.
L’approccio biomimetico di Bridgestone imita i cuscinetti dei piedi del cammello, utilizzando un materiale simile al feltro e raggi metallici flessibili per distribuire il peso ed evitare di sprofondare nel regolite lunare.
Michelin e Bridgestone, insieme a Venturi Astrolab, presenteranno le loro tecnologie per pneumatici alla NASA questo mese. Una decisione è prevista entro la fine dell’anno.
Michelin testa i suoi pneumatici su terreni vulcanici, mentre Bridgestone utilizza le dune di sabbia di Tottori in Giappone per le simulazioni.
L’ESA esplora la possibilità di uno sviluppo indipendente di rover europei. La ricerca ha applicazioni terrestri.
Il lavoro del Dr. Cole sulla tecnologia degli pneumatici per rover marziani sta portando ad applicazioni commerciali, compresi pneumatici per biciclette in nichel-titanio quest’anno.
Con un prezzo di circa 150 dollari, questi pneumatici durevoli sono destinati ad applicazioni per motociclette su terreni impegnativi.
In definitiva, la sua ambizione si concentra sul contribuire al ritorno dell’umanità sulla Luna: “Voglio dire ai miei figli: ‘Guardate la Luna: gli pneumatici di papà sono lassù!'”
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