Несмотря на значительные достижения в создании и запуске роботизированных зондов для изучения удаленных регионов Солнечной системы, инженеры по-прежнему сталкиваются с непредсказуемыми трудностями. Первый марсоход, предназначенный для исследования других планет, был отправлен еще в 1970 году, и только сейчас, спустя более чем полвека, ученые выяснили, почему эти сложные устройства нередко застревают в грунте других планет.
По словам инженера-механика Дэна Негрута из Университета Висконсина-Мэдисона, причиной проблемы стало то, что при разработке марсоходов не был учтен эффект гравитации на песок, находящийся под колесами, а только на сам марсоход.
«Полученные данные указывают на необходимость применения физического моделирования при анализе проходимости марсоходов по рыхлым грунтам «, — говорит ученый.
Разработка марсохода для функционирования в непривычных условиях представляет собой значительно более трудную задачу, чем создание аппарата для работы на Земле. Так, несколько миссий к Марсу потерпели неудачу из-за пылевых бурь, которые засыпали солнечные панели и приводили к отключению электропитания. Слабая гравитация также является важным фактором, поскольку она влияет на то, как марсоход взаимодействует с марсианской поверхностью, учитывая, что на Луне и Марсе она меньше, чем на Земле.
Даже с учетом всех проведенных расчетов марсоходы продолжали попадать в затруднительные ситуации, что требовало от специалистов на Земле разработки методов их извлечения. В 2009 году марсоход NASA Spirit окончательно застрял в рыхлой почве.
Для изучения вопроса Негрут и его соавторы применили компьютерное моделирование, основанное на физическом движке Project Chrono. Сопоставление результатов моделирования с данными, полученными в ходе реальных испытаний на песчаных поверхностях, показало, что ранее не учитывалось влияние гравитации на поведение песка.
Из-за того, что лунная и марсианская пыль значительно рыхлее и мобильнее земной, снижается сцепление колес и возрастает вероятность застревания. Данное наблюдение может послужить основой для разработки более долговечных марсоходов, предназначенных для будущих экспедиций.
«Мы рады, что наше исследование способствует решению практических инженерных проблем. Для университетской лаборатории большая честь разрабатывать программное обеспечение, которое применяется в NASA «, — отметил Негрут.
Исследование опубликовано в .