Rover zvědavost během pěti let, kdy působila na povrchu Marsu, učinila několik neuvěřitelných objevů. A v průběhu provádění svého výzkumu, rover také získal nějaké vážné najetých kilometrů. Určitě však bylo překvapením, když během rutinních zkoušek v roce 2013 členové vědeckého týmu zvědavosti poznamenali, že jeho kola utrpěla trhliny v jejich běhounech (následované přestávkami hlášenými v roce 2017).
Při pohledu do budoucnosti vědci v Glenn Research Center NASA doufají, že vybaví vozítka nové generace novým kolem. Je založen na „Spring Tire“, který NASA vyvinul s Goodyearem v polovině roku 2000. Tým vědců z NASA však namísto použití svinutých ocelových drátů tkaných do síťového vzoru (který byl součástí původního návrhu) vytvořil odolnější a pružnější verzi, která by mohla revoluci v průzkumu vesmíru změnit.
Když to přijde přímo na to, Měsíc, Mars a další těla ve Sluneční soustavě mají tvrdý a trestající terén. V případě Měsíce je hlavním problémem regolit (aka. Měsíční prach), který pokrývá většinu jeho povrchu. Tento jemný prach jsou v podstatě zubaté kousky lunární horniny, které pohrávají s motory a součástmi stroje. Na Marsu je situace poněkud odlišná, přičemž většinu terénu pokrývá regolit a ostré skály.
V roce 2013, po pouhém roce na povrchu, začaly koly zvědavosti vykazovat známky opotřebení, protože se pohybovaly nečekaně drsným terénem. To vedlo mnoho lidí k obavám, že by rover nebyl schopen dokončit svou misi. Mnoho také vedlo výzkumné středisko Glenn Research Center v NASA, aby přehodnotilo design, na kterém pracovali téměř před deseti lety a který byl určen pro obnovené mise na Měsíc.
Pro NASA Glenn je vývoj pneumatik středem zájmu výzkumu již asi deset let. V tomto ohledu se vrací k tradici inženýrů a vědců NASA, která začala v době Apolla. V té době americké i ruské vesmírné programy hodnotily několik návrhů pneumatik pro použití na lunárním povrchu. Celkově byly navrženy tři hlavní návrhy.
Nejprve jste měli kola speciálně navržená pro ruské vozidlo Lunokhod rover, jehož jméno se doslova překládá na „Moon Walker“. Konstrukce kola pro tento rover se skládala z osmi tuhých ráfků a drátěných pneumatik, které byly spojeny s jejich nápravami paprsky typu kola. Kovové příchytky byly také namontovány na vnější straně pneumatiky, aby se zajistila lepší trakce v měsíčním prachu.
Pak byl koncept NASA pro Modularized Equipment Transporter (MET), který byl vyvinut s podporou Goodyear. Tento bezmotorový vozík se dodával se dvěma hladkými gumovými pneumatikami naplněnými dusíkem, což usnadnilo protažení vozíku přes měsíční půdu a přes kameny. A pak tam byl design pro Lunar Roving vozidlo (LRV), který byl poslední NASA vozidlo navštívit měsíc.
Toto osádkové vozidlo, které kosmonauti Apolla jezdili na náročném lunárním povrchu, spoléhalo na čtyři velká, flexibilní kola s drátěným pletivem s tuhými vnitřními rámy. V polovině roku 2000, kdy NASA začala plánovat montáž nových misí na Měsíc (a budoucích misí na Mars), začali přehodnocovat pneumatiku LRV a začleňovat do konstrukce nové materiály a technologie.
Ovoce tohoto obnoveného výzkumu bylo Spring Tire, což byla práce inženýra mechanického výzkumu Vivake Asnani, který úzce spolupracoval s Goodyearem na jeho vývoji. Konstrukce vyžadovala pneumatiku bez podtlaku, která je vyrobena ze stovek vinutých ocelových drátů, které byly poté tkány do ohebné sítě. To nejen zajistilo nízkou hmotnost, ale také dalo pneumatikám schopnost nést vysoké zatížení při přizpůsobení se terénu.
Abychom viděli, jak by se jarní pneumatika mohla hodit na Mars, inženýři z Glenn Research Center v NASA je začali testovat v laboratoři Slope, kde je prošli překážkovou dráhou simulující marťanské prostředí. Zatímco pneumatiky fungovaly v simulovaném písku obecně dobře, došlo k problémům, když se drátěné pletivo deformovalo po přechodu přes zubaté skály.
Za tímto účelem Colin Creager a Santo Padua (inženýr NASA a vědec v oboru materiálů) diskutovali o možných alternativách. Časem se dohodli, že ocelové dráty by měly být nahrazeny niklem titanem, slitinou s tvarovou pamětí, která je schopna udržet si svůj tvar v náročných podmínkách. Jak Padova vysvětlil v segmentu videa NASA Glenn, inspirace k použití této slitiny byla velmi serendipitous:
"Právě jsem náhodou skončil v budově tady, kde je Slope laboratoř." A byl jsem tady na jiném setkání pro práci, kterou dělám ve slitinách s tvarovou pamětí, a narazil jsem na Colina v hale. A byl jsem rád, „co děláš zpátky a proč jsi nebyl v dopadové laboratoři?“ - protože jsem ho znal jako studenta. Řekl: „No, promoval jsem a tady jsem nějakou dobu pracoval na plný úvazek… Pracuji ve Slope.“
Navzdory tomu, že Padova pracovala deset let, Padua předtím neviděl svahovou laboratoř a přijal pozvání, aby viděl, na čem pracují. Po vstupu do laboratoře a pohledu na jarní pneumatiky, které testovali, se Padua zeptala, zda mají problémy s deformací. Když Creager připustil, že ano, Padova navrhl řešení, které se právě stalo jeho odborností.
"Nikdy předtím jsem neslyšel o slitinách s tvarovou pamětí, ale věděl jsem, že [Padova] je inženýr materiálových věd," řekl Creager. "Od té doby jsme na těchto pneumatikách spolupracovali s využitím jeho odborných znalostí o materiálech, zejména ve slitinách s tvarovou pamětí, abychom přišli s touto novou pneumatikou, o které si myslíme, že skutečně změní revoluci v planetárních roverových pneumatikách a případně i pneumatikách pro Zemi . “
Klíčem ke slitinám s tvarovou pamětí je jejich atomová struktura, která je sestavena tak, že si materiál „pamatuje“ svůj původní tvar a je schopen se do něj vrátit po deformaci a deformaci. Poté, co postavili pneumatiku slitiny s tvarovou pamětí, inženýři Glenn ji poslali do Jet Propulsion Laboratory, kde byla testována v Mars Life Test Facility.
Celkově pneumatiky fungovaly nejen v simulovaném marťanském písku, ale dokázaly bez obtíží odolávat překonávání skalních výchozů. Dokonce i poté, co byly pneumatiky deformovány až na jejich nápravy, si dokázaly zachovat svůj původní tvar. Podařilo se jim to i při značném užitečném zatížení, což je další předpoklad při vývoji pneumatik pro průzkumná vozidla a vozítka.
Prioritou pneumatik Mars Spring Tire (MST) je nabídnout větší trvanlivost, lepší trakci v měkkém písku a nižší hmotnost. Jak NASA uvádí na webových stránkách MST (součást webu Glenn Research Center), existují tři hlavní výhody pro vývoj vysoce výkonných kompatibilních pneumatik, jako je Spring Wheel:
"Zaprvé by umožnili roverům prozkoumat větší oblasti povrchu, než je v současnosti možné." Zadruhé, protože se přizpůsobí terénu a nezabývají se tolik jako tuhá kola, mohou nést těžší užitečná zatížení pro stejnou danou hmotnost a objem. A konečně, protože vyhovující pneumatiky mohou absorbovat energii z nárazů při mírných až vysokých rychlostech, mohou být použity na průzkumných vozidlech s posádkou, u nichž se očekává, že se budou pohybovat rychlostí podstatně vyšší než stávající vozítka Mars. ““
První příležitost k vyzkoušení těchto pneumatik je jen pár let od NASA Mars 2020 Rover bude poslán na povrch Rudé planety. Jakmile tam bude, rover vyzvedne, kde zvědavost a další rovery zanikly, hledají známky života v drsném prostředí Marsu. Rover je také pověřen přípravou vzorků, které se nakonec vrátí na Zemi pomocí posádky, která se očekává, že se odehraje někdy ve 30. letech 20. století.
