NASA、火星探査ローバーのタイヤに形状記憶合金技術を導入。模擬地形でのローバー試験で耐久性と走破性の向上を確認

何世紀にもわたって研究されてきた火星は、豊かな赤い砂漠を彷彿とさせ、横断するのが困難な起伏の多い表面を特徴としている。いくつかのロボットミッションが火星に着陸しているが、NASAは表面の1％しか探査していないという。

将来の有人およびロボットによる火星ミッションに先立ち、NASAは最近、クリーブランドにあるNASAグレン研究センターでグッドイヤータイヤ＆ラバーと提携して開発された、画期的な形状記憶合金スプリングタイヤ技術を搭載した火星模擬地形での厳格なローバー試験を完了した。

ローバー（月面または惑星の表面を探査する移動ロボット）は、探査する環境に適したタイヤを装備する必要がある。火星は凹凸のある岩場であるため、耐久性のあるタイヤは移動に不可欠である。形状記憶合金（SMA）スプリングタイヤは、それを可能にするのに貢献する。

形状記憶合金は、曲げたり、伸ばしたり、加熱したり、冷却したりした後、元の形状に戻ることができる金属である。NASAは何十年も使用してきたが、この技術をタイヤに応用することは比較的新しい概念だという。

NASAグレン研究センターの材料研究エンジニアであるサント・パドゥラ2世博士は、次のようにコメントしている。

パドゥラ氏と彼のチームはSMAのいくつかのアプリケーションをテストしてきたが、タイヤの可能性についての彼のひらめきは、偶然の出会いによって生じたという。

会議を終えて帰る途中、パドゥラ氏は、年も会っていなかったグレン研究センターの機械エンジニアであるコリン・クリーガー氏と出会った。クリーガー氏はそのときNASAグレン月面模擬運用（SLOPE）研究所で行っている仕事についてパドゥラ氏に話した。

それは、同研究所では、科学者がローバーの性能をテストするのに役立つように、月と火星の表面をシミュレートできるということだった。クリーガー氏はパドゥラ氏を研究所に連れて行き、そこでパドゥラ氏はすぐにスプリングタイヤに注目した。当時、それらは鋼鉄製だった。

プラスチック化とは、金属が不可逆的な変形を受け、部品の損傷や故障につながる可能性があることを指す。

そこから、パドゥラ氏、クリーガー氏、そして彼らのチームは協力して、ニッケルチタンSMAという画期的な素材でNASAの既存のスプリングタイヤを改良した。この金属は、極度のストレスがかかっても変形に対応でき、従来の金属で作られたスプリングタイヤでは不可能な、厳しい衝撃を受けてもタイヤが元の形状に戻ることできる。

それ以来、研究は盛んになり、2024年の秋、NASAグレンセンターのチームは、SMAスプリングタイヤをテストするために、英国のスティーブニッジにあるAirbus Defence and Spaceを訪れた。テストは、火星の過酷な条件をシミュレートするために作成された閉鎖施設であるAirbus火星ヤードで行われた。

テスト中、研究者たちはホイールが岩の上を通過する際にローバーを監視し、タイヤのクラウンがどれだけシフトしたか、損傷、および下り坂での滑りに細心の注意を払った。チームは滑りやシフトを予想していたが、それは非常に最小限であり、テストはすべての期待に応えた。研究者たちはまた、タイヤの安定性、操縦性、および岩の横断能力に関する洞察を収集した。

NASAが深宇宙探査のシステムを進歩させ続ける中、同局の船外活動および人間表面移動プログラムは、将来のローバータイヤおよび月面環境を含む他の潜在的な用途のためにSMAの特性を改善する追加の方法を研究するためにパドゥラを起用した。

研究者たちは、形状記憶合金スプリングタイヤはほんの始まりにすぎないとしている。

▶︎NASA