NASA heeft grote plannen met zijn Artemis-programma:Amerikanen voor het eerst sinds 1972 terugbrengen naar de maan en tegen het einde van dit decennium een ​​maanbasis voor mensen vestigen.

Een team van ingenieurs van de Universiteit van Arizona gebruikt robotnetwerken om op termieten geïnspireerde structuren te creëren die astronauten zullen helpen de barre omstandigheden op de maan te overleven.

Universitair hoofddocent Jekan Thanga en zijn studenten van de afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van het College of Engineering hebben prototypes ontwikkeld van hun maanzandzakstructuren en het onderliggende concept voor een netwerk van robots die deze kunnen bouwen. De structuren bevatten sensoren die helpen bij de constructie en astronauten vervolgens waarschuwen voor veranderingen in de omgevingsomstandigheden.

Tech Launch Arizona, de commercialiseringsafdeling van de universiteit, werkte samen met Thanga om patenten in te dienen op de gedistribueerde computerverwerkingsnetwerken die het team ontwikkelde om deze structuren en robots met elkaar te verbinden.

Sivaperuman Muniyasamy, een doctoraalstudent lucht- en ruimtevaarttechniek, en Thanga presenteerden op 1 februari een paper waarin de technologie werd beschreven op de American Astronautical Society Guidance, Navigation and Control Conference.

"Door het artikel op de conferentie te publiceren, krijgen we feedback van andere experts die ons echt vooruit helpt", aldus eerste auteur Muniyasamy.

Samenwerken voor maanlandingen

Thanga schat dat astronauten in 2026 of 2027 voor het eerst op de maan zullen landen als onderdeel van Artemis. In een consortium genaamd LUNAR-BRIC werkt zijn team samen met NASA's Jet Propulsion Laboratory bij Caltech en MDA, een ruimterobotbedrijf, om technologie voor Artemis te ontwikkelen. maanlandingen.

"Het is geen toeval dat dit team een ​​academische partner, een commerciële partner en een overheidsinstantie heeft", zei Thanga. "Gezien de uitdagingen is samenwerking een deel van de weg."

De maanstructuren zijn slechts een begin voor Thanga's universiteitsteam en LUNAR-BRIC in hun zoektocht om een ​​ruimte-economie te ondersteunen. Binnen een paar jaar na de eerste succesvolle landing zal NASA, zo zei hij, faciliteiten bouwen voor langdurige bewoning en industrie, zoals milieuverantwoorde maan- en asteroïdemijnbouw.

Maanbewoners zullen semi-permanente veilige schuilplaatsen nodig hebben terwijl ze zoeken naar optimale locaties om permanente gebouwen op te richten, zei Thanga, eraan toevoegend dat hij er vertrouwen in heeft dat de fundamenteel eenvoudige zandzakconstructies zullen worden gebruikt.

Insecteninspiratie

Thanga werd voor het eerst geïntrigeerd door een YouTube-video waarin het werk van Nader Khalili te zien was. In de jaren tachtig presenteerde de overleden architect aan NASA het idee van zandzakstructuren voor maan- en ruimtebewoning. Vervolgens ontwikkelde Khalili de SuperAdobe-zandzakconstructie voor huizen over de hele wereld.

Thanga voegde op Khalili's ideeën de concepten van insectenwolkenkrabbers toe. Deze kathedraaltermietenheuvels die veel voorkomen in Afrikaanse en Australische woestijnen reguleren de ondergrondse nestomgeving.

"In het geval van de termieten is het zeer relevant voor onze uitdagingen buiten de wereld. De extreme woestijnomgevingen waarmee de termieten worden geconfronteerd, zijn analoog aan maanomstandigheden", zei Thanga. "Belangrijk is dat deze hele aanpak niet afhankelijk is van water. Het grootste deel van de maan bestaat uit kurkdroge woestijn."

Thanga is al lang geïnteresseerd in het toepassen van de architectuur van sociale systemen voor insecten – zoals een termietenkolonie die een grote, gecompliceerde heuvel bouwt en onderhoudt – op gedistribueerde robotnetwerken, waarin machines samenwerken zonder menselijke tussenkomst.

"Het leren daarover heeft mij geholpen de weg te vinden naar gedistribueerde systemen voor de bouw", zei hij.

Thanga's team onderzocht of zandzakken gevuld met regoliet, grond en minerale fragmenten van het maanoppervlak traditionele bouwmaterialen zouden kunnen vervangen voor maanbehuizingen, magazijnen, controletorens, robotgarages, landingsplatforms, beschermende jassen voor robots en explosiemuren om bezittingen te beschermen tijdens turbulente starts en landingen.

De snel en eenvoudig door robots te monteren zandzakschuilplaatsen verminderen het materiaal dat naar de maan moet worden getransporteerd, zorgen voor een goede klimaatbeheersing en beschermen tegen maanbevingen en andere gevaren.

Robots stoppen sensoren en elektronica in de zandzakken en vullen ze met maanregoliet voordat ze de structuren op hun plaats assembleren. Sommige sensoren leveren locatiegegevens om de robots te helpen de zandzakken te plaatsen. Anderen leveren milieu-informatie en communicatiemogelijkheden om te waarschuwen voor gevaar.

Op de maan variëren de temperaturen van -298° tot 224° Fahrenheit; micrometeoren bombarderen het oppervlak met een gemiddelde snelheid van 100.000 km per uur; en zonnestraling en maanstof bedreigen de verkenning.

Aangeboden door Universiteit van Arizona