Teksas'ın ortasındaki bir taş ocağı, güzel bir günde Ay'a yaklaşık 370.000 kilometre uzaklıkta. Ancak geçen şubat ayında Rishi Jangale, 1,8 metre genişliğindeki ve 150 kilo ağırlığındaki şişme robotunun kayaların, çakılların ve ıslak kilin üzerinden zahmetsizce yuvarlanışını izlerken, hayal gücü bu taş ocağını Ay'ın yüzeyine çevirdi.
Jangale, Teksas A&M Üniversitesi'nde doktorasını tamamlamak üzere olan neşeli bir makine mühendisi. O ve laboratuvar arkadaşları, yaklaşık beş yıldır bu büyük bej renkli "RoboBall" üzerinde çalışıyor. Hedefleri, güneş sistemimizdeki en erişilmez arazilerden bazılarını, örneğin Ay'ın güney kutbunda bulunan 21 kilometre genişliğindeki Shackleton Krateri'ni keşfedebilecek bir araç yaratmak.
Shackleton krateri 4 kilometre derinliğinde ve içinde daha küçük, daha derin birçok krater barındırıyor. Kraterin bazı kısımları hiç güneş görmüyor. Gezegen bilimcilerin uzun zamandır incelemekte zorlandığı gizemli maddeler, bu sürekli karanlık ve dondurucu ceplerde yatıyor. Bu maddeler arasında antik Ay jeolojisi katmanları ve gelecekteki bir Ay üssünü destekleyebilecek donmuş su rezervleri de bulunuyor.
Londra Doğa Tarihi Müzesi'nde kozmik mineralog olarak çalışan ve Teksas A&M'in çalışmasına dahil olmayan Sara Russell, "Ay, Dünya'nın başına gelenlerin bir arşivi gibi" diyor. "Robotik toplama harika çalışıyor ve bunun bu bağlamda daha fazla keşfedilmesini görmek çok güzel."
Jangale, "NASA astronotların bu kraterlere yaklaşmasına izin vermeyecek, çünkü biri içine düşerse onu çıkaramazsınız" diye konuşuyor. "Bu yüzden bir tepeden yuvarlanmak için toptan daha iyi bir şekil olamaz diye düşündük." Jangale'ın ekibi, IEEE Transactions on Field Robotics dergisinde yakın zamanda yayımlanan bir makalede RoboBall'un tasarımını, varsayımsal bir Ay görevini ve Teksas'taki taş ocağında yapılan ilk testlerin sonuçlarını raporladı.
Harekete Geçmek
RoboBall, Jangale'ın danışmanı ve eski NASA robotik mühendisi Robert Ambrose'un özgün bir fikri. Ambrose, bu tasarımı ilk olarak 2003 yılında hayal etti.
Ambrose, bir topun özellikle düşük yerçekiminde Ay arazisinde robotların karşılaştığı zorlu bir hareket sorununu, yani devrilmeyi çözebileceğini fark etti. Şişme bir küre sadece devrilemez, aynı zamanda bu küresel yapı iç bileşenlerini keskin kayalardan, tozdan ve Ay kraterlerinin içindeki gölgeli alanlarda eksi 240 °C'ye varan, güneşli noktalarda ise 93 °C'yi bulan devasa sıcaklık dalgalanmalarından yalıtır. Ambrose, tekerlekli bir gezginin kraterin kenarına park edip derinliklerini keşfetmesi için bir RoboBall'u serbest bırakmasını hayal etti. Kablolu küçük bir gezginin aksine, RoboBall tekrar yukarı yuvarlanamazdı; ancak hiçbir ipi olmadığı için jeolojik örnekleri toplamak için çok daha geniş bir menzile sahip olacaktı ve ardından bu örnekleri küçük roketlerle kraterin dışındaki gezgine geri fırlatabilecekti.
NASA, 50 yılı aşkın süredir Ay'dan Dünya'ya numune getirmedi. Ay jeolojisine ait bazı parçalar meteorit olarak Dünya'ya ulaşsa da, Russell bu numunelerin "altın standart" saha çalışmasından, yani numunenin tam olarak nereden geldiğine dair bağlamdan yoksun olduğunu söylüyor. NASA insanlı Ay görevlerini yeniden başlatsa bile, birçok Ay bölgesi erişilemez durumda.
2022'de Ambrose'un laboratuvarı, 0,5 metre genişliğindeki RoboBall II'nin kavram kanıtını tamamladı. Tam boyutlu RoboBall III'ün yaratılması ise yaklaşık 11 ay sürdü. Jangale, "Bu robotları gerçekten hızlı inşa ediyorduk" diyor. "Ambrose bizi bu robotları kullanmaya ve bozmaya gerçekten teşvik ediyor." Tasarımlar ters gittiğinde de oldu. Jangale, ilk testlerde yazılım hatalarını ve yumuşak tümsekleri aşmak için çok zayıf kalan bir aktarma organını hatırlıyor.
İnişi Yönetmek
RoboBall, kabuğunun içindeki bir sarkacı hareket ettirerek ve tüm kütle merkezini kaydırarak sürüş yapıyor. Düz zeminde sarkacın kolu öne bakarsa, kabuk bunu telafi etmek için öne yuvarlanıyor ve sarkaç kütle merkezini topun merkezinin önünde tuttuğu sürece RoboBall öne yuvarlanmaya devam ediyor. Sarkaç birkaç derece sola veya sağa eğilirse, RoboBall da ona uyarak sola veya sağa yön değiştiriyor. Jangale, "Robot, sarkacı nereye yönlendirirseniz oraya gitmek ister" diyor. 150 kiloluk top, engebeli engellerin üzerinde hafifçe zıplayacak kadar yumuşak, ancak hafif aşırı basıncı onu nispeten sert tutuyor. Dik yamaçlarda bu mekanizma, topun sarkacı yukarı doğru eğerek yokuş aşağı hızını kontrol etmesini de sağlıyor.
NASA'nın Jet İtiş Laboratuvarı'nda 13 yıl robot hareketliliği üzerinde çalıştıktan sonra Georgia Tech'e katılan havacılık mühendisi Hiro Ono, "Buradaki güzellik sadelik" diyor. Ono, uzay robotları için sadeliği aktüatör sayısı açısından tanımlıyor. RoboBall'un sadece iki aktüatörü var ve ikisi de tamamen kabuğun içinde, toz gibi çevresel risk faktörlerinden korunmuş durumda. Ono bu özelliği "benzersiz" olarak nitelendiriyor.
İlk taş ocağı testlerinden sonra, ekibin küçük engellerin üzerinden atlayacak ve 20 derecelik yamaçlara tırmanacak kadar yeterli, 2,5 kat daha fazla torka sahip yükseltilmiş bir RoboBall III tasarlaması ve inşa etmesi yaklaşık yedi ay sürdü.
Göreve Hazırlık
Yeni makalede, uzaktan kumandalı RoboBall III taş ocağının yamaçlarından indi, yumuşak arazide gezindi ve küçük roketlerle varsayımsal yükleri kraterin dışına fırlattı. Büyük bir pil ile çalışan robot, bir Ay görevi sırasında kraterin kenarındaki tekerlekli bir gezginden kendisini şişirip şarj olduktan sonra kendi başına yola çıkacaktı.
RoboBall muhtemelen her türlü görev için doğru platform değil; biraz sakar yapısı, örneğin çok belirli bir kayadan numune toplamak istiyorsanız ideal olmadığı anlamına geliyor. Şimdilik ekip, Ay bilimi cihazlarını tasarlayan bilim insanlarıyla, bu cihazların fiziksel olarak RoboBall'un el bagajı boyutundaki iç kısmına sığması ve aynı zamanda RoboBall'un çalışma şekliyle uyumlu olması için çalışmayı umuyor. Jangale, "Robot görevin kendisi değil" diyor. "Robot, görevi tamamlamanız için bir yol."
RoboBall'un mevcut versiyonunun maliyeti yaklaşık 250.000 dolar, ancak mevcut haliyle Ay için tam olarak hazır değil. Altın kaplama alüminyum parçaları uzay görevleri için uygun olsa da diğer malzemeleri öyle değil. Uzay sınıfı elektronikler daha pahalıya mal olacak ve çelik parçaların üzerinden yuvarlanacak kadar sert ve eksi 184 °C sıcaklıklara dayanacak bir malzemeden yapılan topun kabuğu hiç Ay ekstrem koşullarında test edilmedi. Malzeme sorularının yanı sıra ekip, topun farklı yamaçlarda otonom olarak sürüş şeklini uyarlayacak şekilde mühendislik yapmayı planlıyor. Ayrıca robotun tasarımını gerçek ve nihai bir görev için geliştirmeye devam etmek için devlet kurumları veya uzay uçuşu yüklenicileriyle işbirliği yapmayı umuyorlar.
Bu yılın ilerleyen aylarında Teksas A&M, Houston'da dünyanın en büyük kapalı yapay Ay ve Mars manzaralarına sahip yeni bir tesis açacak. Tesis, Jangale'ın taş ocağına sadece 190 kilometre uzaklıkta. Hala Ay'a 370.000 kilometre uzakta, ancak Jangale'ın robotunu çok daha fazla yaklaştırmasına yardımcı olacak.
