カリフォルニア工科大学の学生プロジェクトは月面基地の建設に役立つ可能性がある

月に基地を建設することを夢見ている人にとって、工学上の大きな課題は、危険な地形を越えて、険しいギザギザの月のクレーターから探査車、氷、その他の貨物をどのように移動させるかを考えることです。

「NASAが検討している月面基地のシナリオのほとんどは、クレーターの中で生活するか、クレーターに物を出入りさせようとするものです」と、カリフォルニア工科大学の学部3年生、現職でツリートラバーサルの月面アーキテクチャーを率いるルーカス・パバルシウスは言う。 Cable Exploration (LATTICE) チームのメンバー。「そして、これらのクレーターの壁は長さが数キロメートルあり、30度から40度の傾斜があるため、これは移動の非常に困難な課題です。」

LATTICE チームは現在、これらのクレーターの内外に氷やその他の資産を輸送するための自己展開型モジュール式ロボットシステムを設計しています。このシステムは月面のジップラインのように機能し、地面に杭を打ち込み、ケーブルを杭に取り付け、ロボットシャトルでケーブルを越えて貨物を輸送します。 LATTICE は、NASA の 2022 年の画期的、革新的、革新的 (BIG) アイデアチャレンジの最終候補 7 社のうちの 1 つであり、その 60 人のメンバーから成るチームは、全員が学部生で構成された唯一のチームでした。

LATTICE で最も設計された部分は、ケーブルに乗るシャトルであるとパバルシウス氏は説明しました。それらは、急な斜面を上り下りしながら、同等の月探査機よりも速い速度で、その質量に比べてはるかに大きなペイロードを運ぶことができます。また、シャトルは、F1 レースカーと同じくらいのトルクを出せるコンパクトなアクチュエーターを使用して、地面から持ち上げて走行中のトラクションを維持するために必要な張力を生成します。シャトルの操作機構はチームによって一から開発され、現在特許取得中です。

LATTICEは、月の塵の問題に焦点を当てたカリフォルニア工科大学の2021 BIG Idea最終候補プロジェクトであるHabitat Orientable & Modular Electrodynamic Shield（HOMES）に続くものである。「月の塵は信じられないほど磨耗します」と、HOMES チームのリーダーであり、カリフォルニア工科大学の学部 3 年生でもあるマルコムティスデイルは言います。「その特性により、月面上のあらゆる種類の人工システムにとって大きな問題となります。」

HOMES はモジュール式の正方形タイルを採用しており、これらをスナップして組み合わせて電気力学的防塵シールドを形成できます。タイル内のワイヤーは、タイルの表面全体に広がる電界を生成し、粉塵粒子をはじきます。 HOMESは、ワイヤーの電流を変えるか交流させるか、タイルの向きを変えることによって、ほこりの除去を制御できます。「まるで魔法のようです」とティスデイルは言う。「塵はただ片側に漂うだけです。」

昨年 11 月、LATTICE チームはカリフォルニア州ルツェルンバレーの砂漠でシステムの小規模プロトタイプをテストしました。チームは、地面に杭を打ち込むシステムのパフォーマンスに特に興味を持っていました。杭は、貨物を運ぶシャトルが走行するケーブルのアンカーポイントとして機能します。

「LATTICEは私たちが予想していたよりもうまくいきました」とPabarcius氏は言います。「私たちは軽量で、低出力でこれらのロッドを地面に打ち込めるシステムを設計する必要がありました。そのため、実際にはかなり遅いです。注目に値するのは、何も起こっていないように見えますが、その場を立ち去り、15、20分後に戻ってくると、杭が地面に刺さっているということです。それはいいね。"

ティスデイル氏とパバルシウス氏は、カリフォルニア工科大学とJPLのメンターを称賛し、彼らは常に学生と一緒に問題に取り組み、技術的なアドバイスを提供してくれると述べた。それらのメンターの 1 人は、カリフォルニア工科大学の制御および動的システムのブレン教授であり、JPL 上級研究員である Soon-Jo Chung 氏でした。

「学部生と一緒に仕事ができてとても楽しかったです」とチョンさんは言います。「カリフォルニア工科大学の学生はコースを受講するのに本当に忙しく、これらのプロジェクトに参加しても追加の単位は得られません。多くの時間がかかるので、生徒たちは本当に献身的に取り組む必要があります。」

チョン氏自身の研究室も月を目指している。彼のチームは、月や火星の複数の探査機やドローンが動きを同期し、感覚データを共有できるようにする「マルチエージェント調整アルゴリズム」を開発中です。「これはまさに群集テクノロジーです」と Chung 氏は言います。「私たちの目標は、これらの自律性の新しいアルゴリズムを月探査に採用することです。」