Automaton Rover Extreme Environments
O bom relógio pode levar uma surra e continuar correndo. Com as partes certas, pode um rover fazer o mesmo em um planeta como Vênus?
O conceito inspirado em computadores mecânicos e tanques da Primeira Guerra Mundial poderia um dia nos ajudar a descobrir. O projeto está sendo explorado no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia.
O rover de Automaton para ambientes extremos (AREE) é financiado para estudo pelo programa de conceitos avançados inovadores da NASA. O programa oferece pequenos subsídios para desenvolver a tecnologia em estágio inicial, permitindo que os engenheiros elaborem suas ideias.
O AREE Rover foi proposto pela primeira vez em 2015 por Jonathan Sauder, engenheiro mecatrônico do JPL. Ele foi inspirado por computadores mecânicos, que usam alavancas e engrenagens para fazer cálculos em vez de eletrônicos.
Ao evitar a eletrônica, um robô pode explorar melhor Vênus. A atmosfera infernal do planeta cria pressões que esmagariam a maioria dos submarinos. Sua temperatura média na superfície é de 462 graus Celsius, alta o suficiente para derreter chumbo.
Computação Steampunk
Computadores mecânicos foram usados ao longo da história, na maioria das vezes como ferramentas matemáticas como máquinas de somar. O mais famoso pode ser o mecanismo de diferença de Charles Babbage, uma invenção do século XIX para o cálculo de equações algébricas. O mais antigo conhecido é o mecanismo Antikythera, um dispositivo usado pelos antigos gregos para prever fenômenos astronômicos como os eclipses.
Computadores mecânicos também foram desenvolvidos como obras de arte. Por centenas de anos, mecanismos de relógio foram usados para criar autômatos para clientes abastados. Na década de 1770, um relojoeiro suíço chamado Pierre Jaquet-Droz criou "The Writer", um autômato que poderia ser programado para escrever qualquer combinação de letras.
Sauder disse que essas tecnologias analógicas poderiam ajudar onde a eletrônica normalmente falha. Em ambientes extremos como a superfície de Vênus, a maioria dos eletrônicos derreterá em altas temperaturas ou será corroída pelo ácido sulfúrico na atmosfera.
"Vênus é muito inóspito para sistemas de controle complexos que você tem em um rover de Marte", disse Sauder. "Mas com um rover totalmente mecânico, você pode sobreviver até um ano."
Turbinas eólicas no centro do rover alimentariam esses computadores, permitindo que ele girasse de cabeça para baixo e continuasse a funcionar. Mas o ambiente do planeta ofereceria muitos desafios.
O planeta extremo
Nenhuma espaçonave sobreviveu à superfície venusiana por mais de duas horas.
Os últimos visitantes de Vênus foram os landers soviéticos Venera e Vega. Nos anos 1970 e 1980, eles enviaram de volta um punhado de imagens que revelaram um mundo escarpado e cheio de gás.
"Quando você pensa em algo tão extremo quanto Vênus, você quer pensar realmente lá fora", disse Evan Hilgemann, engenheiro do JPL trabalhando em projetos de alta temperatura para a AREE. "É um ambiente que não conhecemos muito além do que vimos nas imagens da era soviética".
Sauder e Hilgemann estão se preparando para assar protótipos mecânicos, permitindo-lhes estudar como a expansão térmica poderia afetar suas partes móveis. Alguns componentes dos landers soviéticos tinham sido projetados com essa expansão de calor em mente: suas partes não funcionariam adequadamente até que fossem aquecidas a temperaturas venusianas.
Degraus de tanque para Venus
O AREE Rover inclui várias outras opções inovadoras de design.
A mobilidade é um desafio, considerando que existem muitas incógnitas sobre a superfície venusiana. A ideia original de Sauder foi inspirada nos "Strandbeests" criados pelo artista holandês Theo Jansen. Essas estruturas semelhantes a aranhas têm pernas finas que podem carregar seu volume pelas praias, alimentadas apenas pelo vento.
Em última análise, eles pareciam instáveis demais para terrenos rochosos. Sauder começou a olhar para os degraus do tanque da Primeira Guerra Mundial como uma alternativa. Estes foram construídos para rolar trincheiras e crateras.
Outro problema será a comunicação. Sem eletrônica, como você transmitiria dados científicos? Os planos atuais são inspirados por outra tecnologia antiga: o código Morse.
A espaçonave em órbita poderia fazer ping no rover usando o radar. O rover teria um alvo de radar, que se configurado corretamente, agiria como "tecnologia furtiva ao contrário", disse Sauder. Planos furtivos têm formas especiais que dispersam sinais de radar; Sauder está explorando como moldar esses alvos para refletir brilhantemente os sinais. Adicionar um obturador rotativo na frente do alvo do radar permitiria que o rover ligasse e desligasse o ponto brilhante e refletido, comunicando-se muito como lâmpadas de sinalização nos navios da Marinha.
Agora, em sua segunda fase do desenvolvimento do NIAC, a equipe do JPL está selecionando partes do conceito AREE Rover serem refinadas e prototipadas. Os membros da equipe esperam desenvolver um conceito de rover que eventualmente será capaz de estudar a geologia de Vênus e talvez perfurar algumas amostras.
O bom relógio pode levar uma surra e continuar correndo. Com as partes certas, pode um rover fazer o mesmo em um planeta como Vênus?
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AAREE Rover é um Rover Clockwork em computadores mecânicos.
A equipe do JPL está estudando como esse tipo de rover
poderia explorar ambientes extremos,
como a superfície de Vênus.
Créditos: NASA / JPL-Caltechlegenda
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O rover de Automaton para ambientes extremos (AREE) é financiado para estudo pelo programa de conceitos avançados inovadores da NASA. O programa oferece pequenos subsídios para desenvolver a tecnologia em estágio inicial, permitindo que os engenheiros elaborem suas ideias.
O AREE Rover foi proposto pela primeira vez em 2015 por Jonathan Sauder, engenheiro mecatrônico do JPL. Ele foi inspirado por computadores mecânicos, que usam alavancas e engrenagens para fazer cálculos em vez de eletrônicos.
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Adicionar AREE Rover é um Rover Clockwork
em computadores mecânicos.
A equipe do JPL está estudando como esse tipo de rover
poderia explorar ambientes extremos,
como a superfície de Vênus.
Créditos: NASA / JPL-Caltechlegenda
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Computação Steampunk
Computadores mecânicos foram usados ao longo da história, na maioria das vezes como ferramentas matemáticas como máquinas de somar. O mais famoso pode ser o mecanismo de diferença de Charles Babbage, uma invenção do século XIX para o cálculo de equações algébricas. O mais antigo conhecido é o mecanismo Antikythera, um dispositivo usado pelos antigos gregos para prever fenômenos astronômicos como os eclipses.
Computadores mecânicos também foram desenvolvidos como obras de arte. Por centenas de anos, mecanismos de relógio foram usados para criar autômatos para clientes abastados. Na década de 1770, um relojoeiro suíço chamado Pierre Jaquet-Droz criou "The Writer", um autômato que poderia ser programado para escrever qualquer combinação de letras.
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Adicionar Olhar dentro do AREE Rover
(ao lado de um astronauta para escala).
O vento seria canalizado através do corpo do rover
para energia primária. Alvos rotativos no topo
podem ser "pingados" por radar,
enviando dados como código Morse.
Créditos: NASA / JPL-Caltechlegenda
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"Vênus é muito inóspito para sistemas de controle complexos que você tem em um rover de Marte", disse Sauder. "Mas com um rover totalmente mecânico, você pode sobreviver até um ano."
Turbinas eólicas no centro do rover alimentariam esses computadores, permitindo que ele girasse de cabeça para baixo e continuasse a funcionar. Mas o ambiente do planeta ofereceria muitos desafios.
O planeta extremo
Nenhuma espaçonave sobreviveu à superfície venusiana por mais de duas horas.
Os últimos visitantes de Vênus foram os landers soviéticos Venera e Vega. Nos anos 1970 e 1980, eles enviaram de volta um punhado de imagens que revelaram um mundo escarpado e cheio de gás.
"Quando você pensa em algo tão extremo quanto Vênus, você quer pensar realmente lá fora", disse Evan Hilgemann, engenheiro do JPL trabalhando em projetos de alta temperatura para a AREE. "É um ambiente que não conhecemos muito além do que vimos nas imagens da era soviética".
Sauder e Hilgemann estão se preparando para assar protótipos mecânicos, permitindo-lhes estudar como a expansão térmica poderia afetar suas partes móveis. Alguns componentes dos landers soviéticos tinham sido projetados com essa expansão de calor em mente: suas partes não funcionariam adequadamente até que fossem aquecidas a temperaturas venusianas.
Degraus de tanque para Venus
O AREE Rover inclui várias outras opções inovadoras de design.
A mobilidade é um desafio, considerando que existem muitas incógnitas sobre a superfície venusiana. A ideia original de Sauder foi inspirada nos "Strandbeests" criados pelo artista holandês Theo Jansen. Essas estruturas semelhantes a aranhas têm pernas finas que podem carregar seu volume pelas praias, alimentadas apenas pelo vento.
Em última análise, eles pareciam instáveis demais para terrenos rochosos. Sauder começou a olhar para os degraus do tanque da Primeira Guerra Mundial como uma alternativa. Estes foram construídos para rolar trincheiras e crateras.
Outro problema será a comunicação. Sem eletrônica, como você transmitiria dados científicos? Os planos atuais são inspirados por outra tecnologia antiga: o código Morse.
A espaçonave em órbita poderia fazer ping no rover usando o radar. O rover teria um alvo de radar, que se configurado corretamente, agiria como "tecnologia furtiva ao contrário", disse Sauder. Planos furtivos têm formas especiais que dispersam sinais de radar; Sauder está explorando como moldar esses alvos para refletir brilhantemente os sinais. Adicionar um obturador rotativo na frente do alvo do radar permitiria que o rover ligasse e desligasse o ponto brilhante e refletido, comunicando-se muito como lâmpadas de sinalização nos navios da Marinha.
Agora, em sua segunda fase do desenvolvimento do NIAC, a equipe do JPL está selecionando partes do conceito AREE Rover serem refinadas e prototipadas. Os membros da equipe esperam desenvolver um conceito de rover que eventualmente será capaz de estudar a geologia de Vênus e talvez perfurar algumas amostras.