Ingenieurs van de University of Wisconsin–Madison hebben een belangrijk knelpunt ontdekt in de manier waarop planeetrovers op aarde worden getest. Deze bevinding kan verklaren waarom zulke voertuigen tijdens missies op andere hemellichamen vast komen te zitten. Het onderzoek, gepubliceerd in het Journal of Field Robotics, is gebaseerd op computersimulaties die aantonen dat traditionele aardse tests de interactie tussen een rover en losse bodem onder omstandigheden met lage zwaartekracht niet goed nabootsen.
Rovers zoals NASA’s Spirit, die in 2009 voorgoed vast kwam te zitten in zachte Marsgrond, worden doorgaans getest in omgevingen met bijvoorbeeld woestijnzand. Om de lagere zwaartekracht op de maan of Mars te simuleren, verlagen onderzoekers meestal het gewicht van testrovers met een vergelijkbare factor. Daarbij blijft echter de zwaartekracht die de aarde op het zand of de bodem uitoefent, onveranderd – een cruciale omissie.
Dan Negrut, hoogleraar werktuigbouwkunde aan UW–Madison, en zijn team toonden met simulaties aan dat de aardse zwaartekracht het zand stijver maakt en daardoor meer weerstand biedt tegen voertuigen. Rovers lijken op aarde daardoor beter te presteren dan ze in werkelijkheid doen op de maan of Mars, waar de ondergrond juist sneller verschuift en slipgevaar groter is door de lagere zwaartekracht.
Het onderzoek maakte deel uit van een door NASA gefinancierd project rond de simulatie van de VIPER-rover, een voertuig dat is ontworpen voor verkenning van het maanoppervlak. Het team maakte gebruik van Project Chrono, een open-source simulatieplatform dat bij UW–Madison is ontwikkeld in samenwerking met Italiaanse onderzoekers. Dankzij dit platform konden ze gedetailleerde modellen maken van rovergedrag op zachte bodems onder lage zwaartekracht, wat grote verschillen blootlegde tussen aardse testresultaten en gesimuleerde prestaties op de maan.
Chrono, dat publiek beschikbaar is en door honderden organisaties wordt gebruikt, kent toepassingen ver buiten de ruimtevaart. Het wordt onder meer ingezet voor de simulatie van mechanische systemen in sectoren als horlogefabricage en militaire voertuigtests. Het softwarepakket wordt nog altijd onderhouden en doorontwikkeld door het team van UW–Madison, met steun van NASA, de National Science Foundation en het U.S. Army Research Office.
Foto: Joel Hallberg / UW–Madison
