Как заново изобрели колесо?

С какими трудностями столкнулись ученые и почему им в XXI веке пришлось заново изобретать колесо? На эту загадку вы найдете ответ.

Марсианская кампания

Марсианская научная лаборатория Curiosity (что в переводе с английского означает «любопытство») была отправлена на Марс в рамках 19-й по счету миссии НАСА 26 ноября 2011 года. Мягкая посадка в кратере Гейла состоялось 6 августа 2012 года. На марсоход стоимостью в 2,5 миллиарда долларов агентство возлагало большие надежды. На его борту разместилась автономная химическая лаборатория и собственный радиоизотопный термоэлектрический генератор, обеспечивающий космическому кораблю независимость от внешних источников энергии.

Пробы грунта, полученные Curiosity в 2013 году, позволили сделать вывод: миллиарды лет назад на Красной планете плескались пресноводные озера, содержащие в себе элементы, необходимые для поддержания жизни. Были получены важнейшие данные о радиационном фоне, составе воздуха и грунта.

Радости ученых не было предела. Результаты выглядели более чем оптимистично и настраивали на дальнейшую плодотворную работу. Но проблема, поставившая под вопрос продолжение миссии, пришла с неожиданной стороны.

Толщина алюминиевого колесного обода космохода всего 75 сотых миллиметра, что сравнимо с толщиной кредитной карты. С учетом рельефа марсианской поверхности с острыми, как зубы мегалодона, камнями риск травмы колес был колоссален. В то же время даже незначительное их утяжеление тут же отразились бы на энергоресурсах и рабочих параметрах всей системы…

Получилась загвоздка — и утяжелить нельзя, и двигаться дальше тоже не представляется возможным. Ближайший шиномонтаж находится в 55 млн км, а на месте «переобуть» Curiosity никому еще не удавалось. Работоспособность лаборатории оказалась в прямой зависимости от состояния 6 колес корабля.

Решение проблемы

Но специалисты НАСА не собирались отказываться от своих планов. И колесный вопрос нужно было как-то решать.

Сначала выбор пал на резину. Казалось бы, она подходила идеально. За счет эластичности резинового покрытия земные колеса обладали всем набором замечательных качеств, помогающих при езде. Они были способны выдерживать значительный вес, гасить неровности рельефа без риска для здоровья пассажиров и сохранности грузов, сохранять достаточную устойчивость при прохождении неровных участков. Разве не марсианская мечта? Увы, нет…

Мечте суждено было разбиться о камень реальности. То, что прекрасно зарекомендовало себя на Земле, не сработало на Красной планете. При температуре до минус 130 градусов по Цельсию и гиперактивном ультрафиолетовом излучении мягкая и эластичная резина моментально утратила бы свои достоинства и обратилась бы в хрупкое стекло.

Нитинол — в студию

Не помог и опыт прошлых лет. Колесо буквально пришлось придумывать заново! Но за учеными-физиками дело не стало. Было принято решение сделать его из нитинола (сплава титана и никеля) — незаслуженно забытого металла, способного восстанавливать свою форму.

Только представьте себе: новые колеса марсохода стали походить на пружину, которая, деформируясь, снова возвращается в изначальность. Эдакое научное чудо, в котором волшебства значительно меньше, чем физики. Раньше нитинол не использовался в промышленности из-за чрезвычайной сложности плавления. Но чего не сделаешь ради покорения космических вершин?

Созданные из нитиноловой сетки колеса могут поднять вес в 10 раз больше Curiosity. Легкость, упругость и способность возвращаться к начальной форме без потери прочности — их основные достоинства. И что крайне важно — им совершенно не страшна температура. Они с легкостью смогут обеспечить надежную и бесперебойную работу космического корабля в диапазоне температур от -130 до +90 градусов по Цельсию.

Нет худа без добра: печальный опыт Curiosity стал поводом для поиска универсальной конструкции колеса, обладающего принципиально новыми свойствами. В НАСА рассчитывают, что разработка будет внедрена уже на этапе следующих миссий, планируемых на 2020 год.

А пока есть над чем подумать и конструкторам земных автомобилей. Колеса с шинами из сплава титана уже тестируются в лаборатории Jeep Wrangler. Конечно, такое решение обойдется автолюбителям дороже, но с учетом вышеперечисленных преимуществ фактор цены вполне может отступить на второй план.