زمین خشک و ناهموار میتواند برای چرخها بسیار آسیبزننده باشد در حالی که آنها سطح سیاره را کاوش میکنند. برای جلوگیری از آسیب به چرخها، ناسا در حال آزمایش یک ماده آلیاژ حافظهدار است که میتواند پس از خم شدن، کشش، گرمایش یا سرمایش به شکل اولیه خود بازگردد. ناسا سالهاست که از این ماده استفاده کرده، اما هیچگاه آن را در تایرها به کار نبرده است، که ممکن است استفادهای کامل از آن باشد.
روباتهای کاوشگر اکنون به یکی از تصاویر رایج تبدیل شدهاند که سطح سیارات دیگر را کاوش میکنند. تطبیقپذیری و توانایی واکنش به محیط و دستورات از کنترلکنندگان مأموریت، آنها را به ابزاری ارزشمند برای کاوش تبدیل کرده است. دوربینها، حسگرها، ابزارهای جمعآوری و ابزارهای تحلیلی سیستمهای رایج موجود در این روباتها هستند که اطلاعاتی درباره محیط محلی ارائه میدهند. نمونههای شناختهشدهای مانند روباتهای مریخ؛ اسپیریت، آپورچونیتی، کوریوزیتی و پرسورانس وجود داشته است. این روباتها به ما کمک کردهاند تا درباره زمینشناسی، جو، وجود آب و قابلیت سکونتپذیری سیارهها بیاموزیم. به عنوان مثال در مورد مریخ، ما تنها 1% آن را کاوش کردهایم، بنابراین قطعاً همچنان نیاز به کاوش روباتیک وجود دارد.
یکی از مقاومترین جنبههای یک روبات، چرخها و تایرهای آن هستند. آنها باید قادر به مقابله با سطوح ناهموار، سنگی و پرتگاهها باشند، اما در عین حال باید به اندازهای سبک باشند که هزینه زیادی برای پرتاب به سیارات بیگانه نداشته باشند. ناسا به تازگی آزمایشهای دقیقی از تایر جدیدی با استفاده از آلیاژهای حافظهدار انقلابی انجام داده است. این فناوری تایر در مرکز تحقیقاتی گلن به همکاری شرکت گودیر تایر و لاستیک توسعه یافته است.
آلیاژهای حافظهدار به دلیل ویژگی منحصر به فرد خود که قادر به بازگشت به شکل اولیه خود پس از تغییر شکل هستند، برای کاربردهای مختلف استفاده شدهاند. این آلیاژها معمولاً از ترکیب فلزاتی مانند نیکل و تیتانیوم ساخته میشوند که ویژگی فوقالاستیسیته را نشان میدهند. این ویژگی جذاب به مواد اجازه میدهد که «شکل اصلی» خود را به یاد آورند و در دستگاههای پزشکی مانند استنتها، سیمها و اجزای مختلف هوافضا استفاده شدهاند. این اولین بار است که ناسا به استفاده از این مواد در تایرها پرداخته است.
ایده استفاده از این آلیاژها در چرخهای روباتهای کاوشگر به طور تصادفی به ذهن رسید. دکتر سانتو پادولا دوم، مهندس تحقیقاتی مواد در مرکز تحقیقات گلن ناسا، در حین ترک یک جلسه با کُلین کریگر، مهندس مکانیک ناسا برخورد کرد. کریگر در مورد کاری که در آزمایشگاه عملیات شبیهسازی سطح ماه گلن انجام میداد تا عملکرد روباتها را بهبود بخشد، توضیح داد. پادولا که از امکانات دیدن کرده بود، متوجه شد که تایرهای روباتها از فولاد ساخته شدهاند. پادولا بلافاصله فهمید که چرخهای فولادی از طریق استفاده به طور برگشتناپذیر آسیب خواهند دید و در نهایت باعث میشود که آنها نتواند کشش کافی را ایجاد کنند. در بحث در این باره، کریگر توضیح داد که این تنها مشکلی است که نتوانستهاند حل کنند.
به عنوان یک محقق مواد، پادولا به او در مورد تحقیقاتی که در زمینه آلیاژ جدیدی انجام میداد که میتواند مشکلات تغییر شکل برگشتناپذیر چرخها را حل کند، توضیح داد. از اینجا بود که ایده تایرهای SMA شکل گرفت. این دو با هم همکاری کردند تا اولین تایرهای نیکل-تیتانیوم را توسعه دهند که دچار تغییر شکل میشدند، اما به شکل اولیه خود بازمیگشتند و پس از آزمایشهای دقیق، تایرهای SMA تبدیل به راهحلی برای مشکل کریگر شدند.
تیم اکنون در جستجوی روشهای دیگری است که در آنها آلیاژهای حافظهدار میتوانند در سایر جنبههای کاوش فضایی، مانند حفاظت از زیستگاهها، استفاده شوند. محیط شدید فضا که برخوردهای شهابسنگی به طور مرتب رخ میدهند، آلیاژهای حافظهدار را به راهحل ایدهآل تبدیل میکند. به عنوان کاوش فضایی روباتیک ادامه دارد و کاوش انسانها از منظومه شمسی پیش میرود، آلیاژهای حافظهدار به نظر میرسد که یک تغییر واقعی در بازی برای اطمینان از ایمنی و عملکرد مستمر تجهیزات فضایی خواهند بود.