Spójrz na każdy projekt budowlany lub wydobycie powierzchniowe tutaj na Ziemi i prawdopodobnie będą spycharki, ładowarki i ciężarówki; wszystkie niezbędne w wykopach i konstrukcjach budowlanych. Ale kiedy patrzymy w przyszłość z Wizją eksploracji kosmosu NASA, która wzywa do powrotu na Księżyc w celu zbudowania baz i siedlisk, w jaki sposób ciężka konstrukcja i wykopy zostaną wykonane na powierzchni Księżyca?
Caterpillar Inc., firma znana z ciężkich maszyn do robót ziemnych i wiodący na świecie producent sprzętu budowlanego i wydobywczego, szuka rozwiązania tego problemu. Nawiązali współpracę z NASA w celu opracowania technologii, która mogłaby przynieść korzyści pracownikom budowlanym i kopalniom w dowolnym miejscu w przyszłości, niezależnie od tego, czy w drodze do pracy złapią kask lub hełm kosmiczny.
Caterpillar była jedną z 38 firm, które otrzymały fundusze zalążkowe w ramach Programu Innowacyjnych Partnerstw NASA (IPP). Wybrano projekty do tego programu ze względu na ich potencjał do rozwoju kluczowych technologii, które pomogą zaspokoić krytyczne potrzeby NASA na przyszłość.
Firma Caterpillar zaproponowała ładowarkę wieloterenową do opracowania powierzchni księżycowej. Obecnie współpracują z NASA, aby opracować technologię rozszerzenia istniejącego sprzętu do robót ziemnych za pomocą czujników i procesorów pokładowych w celu zapewnienia opóźnionego w czasie sterowania teleoperacyjnego.
Ładowacz byłby w stanie podjąć regolit przemieszczania, takiego jak wyrównywanie, niwelowanie, kopanie rowów, kopanie odkrywkowe, kopanie i okrywanie siedlisk. Można go również wykorzystać do budowy baz księżycowych, rozmieszczania lub przenoszenia zasobów powierzchniowych, a także do poruszania się na Księżycu.
Dlaczego tak przyziemna firma jak Caterpillar jest zainteresowana Księżycem?
„Sposób, w jaki wyglądaliśmy, wymaga technologii zarówno na Ziemi, jak i na Księżycu” - powiedział Space Magazine Michele Blubaugh, menedżer ds. Usług technologii wywiadowczych w firmie Caterpillar. „Patrzyliśmy na autonomiczne operacje urządzeń jako na ten sam rodzaj technologii, który można zastosować na Księżycu, a także w zastosowaniach górniczych. Mamy taki sam efekt końcowy jak NASA. ”
Rezultatem końcowym jest usunięcie operatorów maszyn budowlanych z niebezpiecznej sytuacji, niezależnie od tego, czy jest to operator maszyny w niebezpiecznym środowisku kopalnianym, czy operator jest astronautą na powierzchni Księżyca, próbującym wykopać siedliska.
Istnieją dwa rodzaje teleoperacji. Jednym z nich jest zdalna obsługa, w której sterowanie maszyną odbywa się za pomocą zdalnego systemu operacyjnego. Na pokładzie byłby albo system wizyjny, albo ktoś mógłby zobaczyć maszynę jako działającą. Drugim jest działanie autonomiczne, w którym pożądana praca jest programowana i rozładowywana na maszynie, a następnie maszyna wykonuje pracę bez kontaktu z maszyną, zdalnie lub bezpośrednio. Maszyna czytałaby program na miejscu, pozycjonowała się, miała możliwości unikania skał lub dowolnego obiektu, który mógłby przeszkadzać, działając samodzielnie, aby ukończyć daną misję.
Caterpillar pracuje nad obydwoma rodzajami operacji. „To krok do następnego” - powiedział Blublaugh. „Musisz opracować obie te technologie, najpierw operacje zdalne, a następnie ostateczne są operacje autonomiczne”.
Badają także pracę zdalnie lub autonomicznie na Księżycu z Ziemi i zajmują się sześciosekundowym opóźnieniem czasowym między Ziemią a Księżycem.
Obecnie istnieją dwie ładowarki wieloterenowe, ładowarka o sterowaniu burtowym Caterpillar 287 C, wyposażona w duplikaty zdalnej technologii. Jeden znajduje się na poligonach Caterpillar w pobliżu ich siedziby głównej w Peoria w stanie Illinois, a drugi na skalnym placu w Johnson Space Center w Houston w Teksasie. „W ten sposób możemy wspólnie to rozwijać” - powiedział Blubaugh. „Kiedy coś robimy, każdy z nas ma maszynę, więc wiemy, jak coś reaguje”.
Technologia jest wciąż w fazie rozwoju. „Zrobiliśmy kilka podstawowych demonstracji, kiedy dostarczyliśmy maszynę w maju 2007 roku w JSC”, powiedział Blubaugh. „Pewna grupa z nas upadła, a ludzie w JSC zostali pouczeni, jak obsługiwać maszynę i jakie były jej możliwości, i omówiliśmy interfejsy między różnymi rodzajami technologii”. Latem 2008 roku grupa Caterpillar powróci do JSC, aby zrobić tymczasową demonstrację na pustynnym miejscu.
Obie maszyny zostały poddane testom. „W ramach kontraktu NASA jest odpowiedzialna za niektóre prace rozwojowe, a Caterpillar odpowiada za inne porcje”, powiedział Blubaugh, „a potem są rzeczy, które wspólnie robimy, aby przyspieszyć rozwój technologii, dzięki czemu wszyscy korzystają. JSC czerpie korzyści z naszych zakładów i naszych inżynierów pracujących nad technologią, i na odwrót, CAT czerpie korzyści z ludzi pracujących w JSC oraz technologii, którą dysponują i ich obiektami, więc jest to korzystna dla obu stron relacja między Johnson a CAT ”.
Caterpillar ma wkrótce kolejną propozycję kontraktu do JSC, która przenosi projekt na wyższy poziom.
„Spójrzmy na nasienie, które polega na zbudowaniu ziemnego nasienia wokół miejsca, wyrównywanie i wykrywanie pozycji ostrza”, powiedział Blubaugh. „Podnosimy technologię, którą osiągnęliśmy dzisiaj i przenosimy ją na wyższy poziom. Jest to prawie coroczny proces opracowywania krok po kroku, a nasza docelowa data przygotowania podpisu demonstracyjnego pokazującego tego rodzaju autonomię technologiczną, możliwość załadowania programu na maszynę i samodzielne działanie jest skierowana na rok 2012 ”.
Ponieważ miniładowarka 287 C jest bardzo ciężka i działa na silniku wysokoprężnym, nie można jej było używać na Księżycu. NASA opracowuje prototyp księżycowego pojazdu ładującego, a Caterpillar pomaga w opracowaniu ostrza. „W związku z tym będziemy zaangażowani w cały projekt” - powiedział Blubaugh.
Roczny projekt IPP obejmuje współpracę między NASA a firmą z sektora prywatnego, środowiska akademickiego lub innego laboratorium rządowego. Wszystkie firmy IPP usuwają bariery technologiczne za pomocą dzielonych kosztów, programów wspólnego rozwoju.
Inne przykłady obszarów badawczych NASA IPP obejmują dążenie do poprawy osiągów silnika i zmniejszenia emisji w badaniach aeronautycznych; materiały wysokotemperaturowe do lądowych silników księżycowych, optyka obniżająca poziom błędów przyszłych teleskopów kosmicznych oraz demonstracja izolacji szklanej bańki dla kriogenicznych zbiorników.
Przy całkowitym koszcie projektu Caterpillar wynoszącym nieco mniej niż 1 000 000 USD, szacuje się, że Caterpillar wniesie około 45%, a NASA 55%. Na cały Program Innowacyjnego Partnerstwa NASA 9 milionów USD pochodzi z budżetu NASA Partnerstwa w zakresie transferu technologii, 13 milionów USD pochodzi ze źródeł NASA w programach, projektach lub centrach terenowych, a 12 milionów USD od partnerów zewnętrznych na łączne zobowiązanie finansowe w wysokości 34 milionów USD .
„Wielu z nas w firmie Caterpillar dorastało w czasie pierwszego rozwoju przestrzeni kosmicznej” - powiedział Blubaugh - „to bardzo ekscytujące, że możemy być tego częścią. Ponadto jest to po prostu dobra inwestycja w przyszłość ”.
