Возвращение на Луну спустя пять десятилетий и последующее путешествие на Марс требуют полного переосмысления основных технологий.
Неисправность в тысячах миль от Земли представляет непреодолимые трудности.
«Прокол просто недопустим», — утверждает Флоран Менего, генеральный директор французского производителя шин Michelin.
Суровые марсианские условия наглядно иллюстрирует опыт марсохода Curiosity.
В течение года после его посадки в 2012 году его шесть алюминиевых колес получили значительные повреждения от проколов и разрывов.
Программа «Артемида» направлена на возвращение астронавтов на Луну, потенциально к 2027 году, как сообщает ВВС.
В более поздних миссиях «Артемида», начиная с «Артемида V» (планируется на 2030 год), планируется использовать луноход для исследования южного полюса Луны.
Эти астронавты «Артемиды» пройдут значительно большие расстояния, чем их предшественники из программы «Аполлон», которые за шесть посадок (1969-1972) никогда не выезжали дальше 25 миль (40 км).
«Цель — преодолеть 10 000 километров за 10 лет», — заявляет Сильвен Барте, руководитель программы лунных бескамерных колес Michelin.
«Мы говорим не о краткосрочных миссиях; речь идет о десятилетиях работы», — объясняет доктор Санто Падула, доктор философии в области материаловедения и инженер НАСА в Исследовательском центре Джона Гленна.
Серьезной проблемой для лунных технологий являются экстремальные колебания температуры.
Температура на лунных полюсах может опускаться ниже -230 °C, приближаясь к абсолютному нулю, где прекращается движение атомов.
Это создает серьезные проблемы для материалов шин.
«Без движения атомов деформация и восстановление материала становятся чрезвычайно сложными», — отмечает доктор Падула.
Шины должны деформироваться при преодолении препятствий и возвращаться к своей первоначальной форме.
«Постоянная деформация приводит к неэффективному качению и потере мощности», — объясняет доктор Падула.
Новые колеса также будут поддерживать значительно более тяжелые полезные нагрузки, чем легкие луноходы «Аполлона».
Будущие миссии потребуют транспортировки «более крупных научных платформ и мобильных обитаемых модулей», добавляет он.
Эта проблема усугубляется на Марсе, где гравитация вдвое больше лунной.
В луноходах «Аполлон» использовались шины из цинкованной сетки из фортепианной проволоки с диапазоном примерно 21 миля.
Учитывая, что экстремальные температуры и космические лучи разрушают резину, металлические сплавы и высокоэффективные пластмассы являются основными кандидатами для бескамерных космических шин.
«Обычно используются материалы на основе металла или углеродного волокна», — говорит Пьетро Баглион, руководитель группы миссии ESA Rosalind Franklin (запуск марсохода планируется на 2028 год).
Нитинол, никель-титановый сплав, демонстрирует хорошие перспективы.
«Этот сплав обладает свойствами, подобными резине, легко гнется, но всегда возвращается к своей первоначальной форме», — объясняет Эрл Патрик Коул, генеральный директор компании The Smart Tire Company.
Он описывает гибкость нитинола как «замечательную».
Доктор Падула считает нитинол «революционным» материалом из-за его свойств поглощения и высвобождения энергии, потенциально предлагая решения для отопления и охлаждения.
Однако Барте (Michelin) считает, что высокоэффективный пластик может лучше подходить для дальних лунных путешествий.
Компания Bridgestone применила биомиметический подход, моделируя подушечки лап верблюда.
Мягкие подушечки лап верблюдов эффективно распределяют вес, предотвращая погружение в песок.
Вдохновленная этим, Bridgestone использует войлокообразный протекторный материал и гибкие металлические спицы.
Эта конструкция распределяет вес, предотвращая застревание лунного модуля в скалистой местности.
Michelin и Bridgestone, наряду с Venturi Astrolab, представляют свои шинные технологии НАСА в Центре Джона Гленна в этом месяце (мае).
Решение НАСА (единый выбор или гибридный подход) ожидается позже в этом году.
Michelin тестирует свои шины на вулканической местности недалеко от Клермон-Феррана, имитируя поверхность Луны.
Bridgestone проводит аналогичные испытания на песчаных дюнах Тоттори в Японии.
ЕКА изучает независимую разработку европейского лунохода для будущих миссий.
Это исследование имеет потенциальные земные применения.
Доктор Коул во время обучения в аспирантуре USC участвовал в программе НАСА по коммерциализации технологии шин для марсохода.
Велосипедные шины из никель-титана появятся в качестве раннего продукта в этом году.
Цена около 150 долларов США (120 фунтов стерлингов) за штуку, они значительно дороже, но очень долговечны.
Он также планирует разработать прочные мотоциклетные шины для пересеченной местности.
Его конечная цель — внести свой вклад в возвращение человечества на Луну.
«Я смогу сказать своим детям: „Посмотри на Луну“, и сказать: „Мои шины там“», — говорит он.