Cuando el polvo lunar se asiente, no se asentará en las ruedas de VIPER.


El ingeniero de robótica Jason Schuler realiza una comprobación preliminar para prepararse para la prueba de polvo para los motores de las ruedas en el Volatiles Investigating Polar Exploration Rover de la NASA, o VIPER, el 17 de marzo de 2020, en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. La prueba se lleva a cabo en un contenedor con más de 120 toneladas de regolito lunar simulado (tierra suelta, polvo y roca) que se utiliza para ayudar a simular las propiedades de la superficie lunar.
Créditos: NASA.

El polvo lunar es un adversario formidable: los granos son tan finos como el polvo y tan afilados como pequeños fragmentos de vidrio. Durante la misión del Apolo 17 a la Luna, los astronautas lamentaron cómo el polvo se abrió paso en todo, cubriendo sus trajes espaciales y atascando las articulaciones de los hombros, entrando en su hábitat lunar e incluso causando síntomas de una temporal “fiebre del heno del polvo lunar” en el astronauta Harrison Schmitt. Afortunadamente, esos síntomas desaparecieron rápidamente, pero el problema del polvo lunar permanece para futuras misiones.

El nuevo Moon Rover de la NASA, el Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, ha estado realizando pruebas para garantizar que sus componentes del módulo de la rueda sean a prueba de polvo antes de ir a la Luna en 2023. El trabajo de VIPER es buscar recursos hídricos en el Polo Sur de la Luna, creando los primeros mapas de recursos para la exploración espacial humana antes de que los astronautas lleguen bajo el programa Artemis de la NASA en 2024.

Los granos de arena en cuestión fueron formados por millones de años de impactos de meteoritos que aplastaron y derritieron repetidamente rocas, creando pequeños fragmentos de vidrio y minerales. Debido a que la Luna no tiene atmósfera, no hay viento ni clima que cause erosión, por lo que los granos nunca pierden sus bordes afilados. Cuando el polvo lunar incurre a las partes móviles, como las de la rueda de un móvil, es tan abrasivo que puede dañar los mecanismos. Y cuantas más juntas tenga en un sistema, más lugares tendrá para que entre el polvo. La agilidad requerida de VIPER supone que tenga muchas juntas.

Nadie está seguro de qué esperar del suelo en las regiones polares que explorará el rover. ¿Se compacta o es esponjoso como la ceniza? Para evitar esa incertidumbre, VIPER debe ser ágil. Cada uno de los módulos de cuatro ruedas del rover se diseñó con una suspensión activa y una dirección independiente. Esto significa que VIPER puede conducir de lado o en diagonal e incluso girar en círculo. El rover puede moverse en cualquier dirección, por lo que sus objetivos científicos y la carga del panel solar se pueden optimizar. Y, si encuentra suelos muy blandos, podrá girar, girar y salir, como una tortuga en la playa.


La ingeniera de sistemas robóticos Emily McBryan realiza una prueba de un elemento del diseño que mantendrá el polvo de la Luna fuera de los componentes de la rueda del Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, o VIPER, el 3 de febrero de 2020, en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. Toda la unidad de la rueda está envuelta en una cubierta protectora flexible que la aislará del frío de la Luna y la sellará contra el polvo. VIPER es un robot móvil que irá al Polo Sur de la Luna para buscar agua como parte del programa Artemis de la NASA.
Créditos: NASA / James Blair.

Para garantizar que la suciedad permanezca fuera durante este baile, el equipo VIPER probó recientemente una parte de su método de mitigación en una cámara de polvo en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. La cámara de polvo es una caja abierta, de 20 por 20 por 34 pulgadas, con paredes de acrílico transparente. En el interior, hay un suelo lunar simulado y un robot montado en una pared. Su trabajo es mover un módulo de rueda VIPER, incluidos los componentes de conducción, dirección y suspensión, a través de su rango completo de movimiento. Toda la unidad de la rueda está envuelta en una cubierta protectora flexible que la aislará del frío de la Luna y la sellará contra el polvo. Solo el eje sobresale de este “calcetín”, donde se unirá la rueda.

Durante la prueba, dos ventiladores hicieron circular polvo lunar dentro de la caja para crear un ambiente polvoriento y realmente desafiante. Los ventiladores se reubicaron cada hora para garantizar que la rueda de VIPER estuviera expuesta al polvo desde todos los ángulos. Este método permitió al equipo realizar una prueba rigurosa, arrojando aún más en su diseño de lo que el rover podría provocar durante la misión.

Cuando terminó la prueba y el polvo se había asentado, todo estaba fuera de la rueda de VIPER. Ni una mota se había metido a través del calcetín, confirmando que sus costuras y las conexiones que sellaban el calcetín al hardware de la rueda habían funcionado.

Y esa es solo la primera línea de defensa contra el polvo. Los investigadores del Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida, también están probando los diversos sellos para los motores eléctricos que impulsan las ruedas de VIPER. Cada motor está protegido por tres tipos: un sello de laberinto sinuoso, un sello de fieltro flexible y un sello de teflón con resorte. El rover estará equipado con calentadores para mantener las extremidades del sistema a una temperatura óptima en todo momento. Las pruebas en Kennedy verificarán el rendimiento de los sellos después de que alcancen temperatura baja y cálida hasta su temperatura normal de funcionamiento de aproximadamente menos 40 grados Centígrados. Para esto, un prototipo del motor de la rueda VIPER será operado dentro de otra cámara de prueba, una que simule múltiples condiciones que el rover experimentará en la Luna, incluida la exposición al vacío del espacio, temperaturas extremas y, por supuesto, todo ese polvo.

VIPER es una colaboración dentro y fuera de la agencia. El Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley está administrando el proyecto, liderando la parte científica de la misión, la ingeniería de sistemas, las operaciones de superficie móvil en tiempo real y el software de vuelo. El hardware para el rover está siendo diseñado y construido por el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, mientras que los instrumentos son proporcionados por Ames, el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida y el socio comercial Honeybee Robotics en California. La nave espacial, el módulo de aterrizaje y el cohete que entregarán VIPER a la superficie de la Luna se proporcionarán a través de la iniciativa de Servicios de Carga Lunar Comercial de la NASA, entregando cargas útiles de ciencia y tecnología a la superficie de la Luna.