Ta en titt på något byggprojekt eller ytbrytningsverksamhet här på jorden och det kommer sannolikt att finnas bulldozrar, lastare och lastbilar; allt nödvändigt för att gräva och bygga strukturer. Men när vi tittar på framtiden med NASA: s Vision for Space Exploration som kräver en återgång till månen för att bygga baser och livsmiljöer, hur kommer tung konstruktion och utgrävning att utföras på månens yta?
Caterpillar Inc., ett företag känt för sina tunga jordflyttningsmaskiner och världens ledande tillverkare av bygg- och gruvutrustning, letar efter att lösa problemet. De har samarbetat med NASA för att skapa teknik som kan gynna byggnads- och gruvarbetare överallt i framtiden, oavsett om de tar en hård hatt eller en rymdhjälm på väg till jobbet.
Caterpillar var ett av 38 företag som tilldelade utsädesfonder som en del av NASA: s innovativa partnerskapsprogram (IPP). Projekt väljs ut för detta program på grund av deras potential att främja nyckelteknologier som hjälper till att möta NASA: s kritiska behov för framtiden.
Caterpillar har föreslagit en terränglastare för månens ytutveckling. För närvarande arbetar de med NASA för att utveckla tekniken för att förstärka befintlig jordflyttningsutrustning med sensorer och ombordprocessorer för att tillhandahålla tidsfördröjd teleoperativ kontroll.
Lastaren skulle kunna genomföra regolittrörelser såsom gradering, jämning, grävning, bandbrytning, grävning och livsmiljöbeläggning. Det kan också användas för konstruktion av månbaser, utplacering eller utflyttning av yttillgångar samt för rörlighet på månen.
Varför är ett jordnära företag som Caterpillar intresserat av månen?
"Så vi tittade på det, det finns tekniker som behövs både på jorden och på månen," säger Michele Blubaugh, chef för intelligensteknologitjänster på Caterpillar, till Space Magazine. ”Vi såg på autonom drift av utrustning som samma typ av teknik som kunde användas på månen och i en gruvapplikation. Vi har samma slutresultat som NASA. ”
Detta slutresultat är att ta bort operatörer av byggutrustning från en farlig situation, vare sig det är en maskinoperatör i en farlig gruvmiljö eller om operatören är en astronaut på månens yta som försöker gräva livsmiljöplatser.
Det finns två typer av teleoperationer. Den ena är fjärrdrift, där kontrollen av maskinen sker med ett fjärroperativsystem. Det skulle finnas antingen ett visionsystem ombord eller någon skulle faktiskt kunna se maskinen som den fungerar. Den andra är autonom drift, där det önskade arbetet programmeras och lossas på maskinen och sedan utför maskinen arbetet utan att någon interagerar med maskinen, varken på distans eller direkt. Maskinen skulle läsa programmet på platsen, positionera sig själv, ha undvikande kapacitet för att undvika stenar eller något objekt som kan vara i vägen, och fungerar på egen hand för att slutföra det givna uppdraget.
Caterpillar arbetar med båda typerna av drift. "Det är ett steg till nästa," sade Blublaugh. "Du behöver båda dessa tekniker utvecklas, med fjärroperationer först, och sedan är det ultimata autonoma operationer."
De undersöker också att de arbetar på distans eller autonomt på månen från jorden och hanterar sex sekunders tidsfördröjning mellan jorden och månen.
För närvarande finns det två terränglastare, Caterpillar 287 C Skid Steer-lastare, utrustad med dubbletter av fjärrtekniken. Den ena ligger på Caterpillars bevisområde nära deras huvudkontor i Peoria, Illinois och den andra ligger på klippgården vid Johnson Space Center i Houston, Texas. "På så sätt kan vi utveckla det tillsammans," sade Blubaugh. "När vi gör något har vi alla en maskin så att vi vet hur något reagerar."
Tekniken är fortfarande i utvecklingsstadiet. "Vi gjorde några inledande basdemonstrationer när vi levererade maskinen i maj 2007 på JSC," sade Blubaugh. "En grupp av oss gick ner och folket på JSC fick lära sig att använda maskinen och vilka funktioner som var, och vi diskuterade gränssnitten mellan de olika typerna av teknik." Sommaren 2008 kommer gruppen från Caterpillar att återvända till JSC för att göra en tillfällig demonstration på en ökenplats.
Båda maskinerna har testats. "Inom kontraktet ansvarar NASA för en del av utvecklingen och Caterpillar ansvarar för andra delar," sade Blubaugh, "och sedan finns det saker som vi gör gemensamt för att flytta tekniken snabbare, så att alla gynnar. JSC får fördelar av våra anläggningar och våra ingenjörer som arbetar med teknik, och vice versa, CAT får fördelar av de människor som arbetar på JSC och den teknik de har och deras anläggningar, så det är en ömsesidigt fördelaktig relation mellan Johnson och CAT. "
Caterpillar har ytterligare ett kontraktförslag som går till JSC inom kort som tar projektet till nästa nivå.
"Vi kommer att se till att skydda, som bygger en lerkärm runt en plats, jämnar och känner av bladets position," sade Blubaugh. ”Vi tar den teknik som vi har åstadkommit idag och tar den till nästa nivå. Det är nästan en årlig steg för steg i utvecklingen och vårt måldatum för att ha en signaturdemo som visar denna typ av teknikautonomi, att kunna ladda ett program i maskinen och få det att fungera ensamt är riktat för 2012. ”
Eftersom 287 C sliplastare är extremt tung och körs på en dieselmotor, kunde den inte användas på månen. En prototyp av ett fordon av tunga lastare utvecklas av NASA och Caterpillar hjälper till med att utveckla bladet. "Så vi kommer att vara involverade i projektet hela tiden när det utvecklas," sade Blubaugh.
De ettåriga IPP-projekten omfattar samarbete mellan NASA och ett företag från den privata sektorn, akademin eller annat statligt laboratorium. Alla IPP-företag adresserar tekniska hinder med kostnadsdelade gemensamma utvecklingsprogram.
Andra exempel på NASA: s IPP-forskningsområden inkluderar strävan efter förbättrad motorprestanda och minskade utsläpp för luftfartsforskning; högtemperaturmaterial för lunar landmotorer, optik för att sänka felfrekvensen för framtida rymdteleskop och en demonstration av glasbubblaisolering för kryogentankar.
Med en total kostnad för Caterpillar-projektet på knappt 1 000 000 dollar beräknas Caterpillar bidra med cirka 45% och NASA 55%. För hela NASA: s innovativa partnerskapsprogram kommer 9 miljoner dollar i finansiering från NASA: s budget för överföring av tekniköverföringar, 13 miljoner dollar tillhandahålls av NASA-källor i program, projekt eller fältcentra och 12 miljoner dollar från externa partners för ett totalt kombinerat finansiellt åtagande på $ 34 miljoner. .
"Många av oss på Caterpillar växte upp under tiden för den första rymdutvecklingen," sade Blubaugh, "det är ganska spännande för oss att vara en del av detta. Dessutom är det bara en bra investering i framtiden. ”
