Eche un vistazo a cualquier proyecto de construcción u operación de minería de superficie aquí en la Tierra y probablemente habrá excavadoras, cargadores y camiones; Todo esencial en la excavación y construcción de estructuras. Pero a medida que miramos hacia el futuro con la Visión para la Exploración Espacial de la NASA que exige un regreso a la Luna para construir bases y hábitats, ¿cómo se lograrán la construcción y excavación en la superficie lunar?
Caterpillar Inc., una compañía conocida por sus máquinas de movimiento de tierras pesadas y el fabricante líder mundial de equipos de construcción y minería, está tratando de resolver ese problema. Se han asociado con la NASA para crear tecnología que pueda beneficiar a los trabajadores de la construcción y la minería en todas partes en el futuro, ya sea que tomen un casco o un casco espacial en su camino al trabajo.
Caterpillar fue una de las 38 compañías que recibieron fondos semilla como parte del Programa de Asociaciones Innovadoras (IPP) de la NASA. Los proyectos se seleccionan para este programa debido a su potencial para avanzar en tecnologías clave que ayudarán a satisfacer las necesidades críticas de la NASA para el futuro.
Caterpillar ha propuesto un cargador multi-terreno para el desarrollo de la superficie lunar. Actualmente, están trabajando con la NASA para desarrollar la tecnología para aumentar los equipos de movimiento de tierra existentes con sensores y procesadores a bordo para proporcionar un control teleoperativo con retraso de tiempo.
El cargador podría llevar a cabo movimientos de regolitos tales como nivelación, nivelación, excavación de zanjas, extracción de franjas, excavación y cobertura del hábitat. También podría usarse para la construcción de bases lunares, el despliegue o la reubicación de activos de superficie, así como para la movilidad en la Luna.
¿Por qué una compañía con los pies en la tierra como Caterpillar está interesada en la Luna?
"De la forma en que lo vimos, hay tecnologías que se necesitan tanto en la Tierra como en la luna", dijo Michele Blubaugh, Gerente de Servicios de Tecnología de Inteligencia en Caterpillar, a la revista Space. “Observamos las operaciones autónomas de los equipos como el mismo tipo de tecnología que podría usarse en la luna, así como en una aplicación minera. Tenemos el mismo resultado final que la NASA ".
El resultado final es eliminar a los operadores de equipos de construcción de una situación peligrosa, ya sea un operador de máquina en un entorno minero peligroso o si el operador es un astronauta en la superficie lunar que intenta excavar sitios de hábitat.
Hay dos tipos de teleoperación. Una es la operación remota, donde el control de la máquina se realiza con un sistema operativo remoto. Habría un sistema de visión a bordo o alguien podría ver la máquina como si estuviera funcionando. La otra es la operación autónoma, donde el trabajo deseado se programa y se descarga en la máquina y luego la máquina realiza el trabajo sin que nadie interactúe con la máquina, ya sea de forma remota o directa. La máquina leería el programa en el sitio, se posicionaría, tendría capacidades de evitación para evitar rocas o cualquier objeto que pudiera estar en el camino, operando por sí solo para completar la misión dada.
Caterpillar está trabajando en ambos tipos de operaciones. "Es un paso al siguiente", dijo Blublaugh. "Necesita ambas tecnologías desarrolladas, primero con operaciones remotas, y luego lo último son las operaciones autónomas".
También están investigando el trabajo remoto o autónomo en la Luna desde la Tierra, y lidian con el retraso de seis segundos entre la Tierra y la Luna.
Actualmente, hay dos cargadores multi-terreno, el cargador de dirección deslizante Caterpillar 287 C, equipado con duplicados de la tecnología remota. Uno está ubicado en el campo de pruebas de Caterpillar cerca de su sede en Peoria, Illinois, y el otro está en el patio de rocas en el Centro Espacial Johnson en Houston, Texas. "De esa manera podemos desarrollarlo juntos", dijo Blubaugh. "Cuando hacemos algo, cada uno tenemos una máquina para saber cómo reacciona algo".
La tecnología aún está en la etapa de desarrollo. "Hicimos algunas demostraciones básicas iniciales cuando entregamos la máquina en mayo de 2007 en JSC", dijo Blubaugh. "Un grupo de nosotros se cayó, y a las personas de JSC se les enseñó a usar la máquina y cuáles eran las capacidades, y discutimos las interfaces entre los diferentes tipos de tecnología". En el verano de 2008, el grupo de Caterpillar regresará a JSC para hacer una demostración provisional en un sitio desértico.
Ambas máquinas han sido sometidas a pruebas. "Dentro del contrato, la NASA es responsable de parte del desarrollo y Caterpillar es responsable de otras partes", dijo Blubaugh, "y luego hay cosas que hacemos conjuntamente para mover la tecnología más rápido, para que todos se beneficien". JSC obtiene beneficios de nuestras instalaciones y de nuestros ingenieros que trabajan en tecnología, y viceversa, CAT obtiene beneficios de las personas que trabajan en JSC y la tecnología que tienen y sus instalaciones, por lo que es una relación mutuamente beneficiosa entre Johnson y CAT ".
Caterpillar tiene otra propuesta de contrato para JSC en breve que lleva el proyecto al siguiente nivel.
"Intentaremos hacer berming, que es construir una berma de tierra alrededor de un sitio, nivelar y sentir la posición de la cuchilla", dijo Blubaugh. “Tomamos la tecnología que hemos logrado hoy y la llevamos al siguiente nivel. Es casi un proceso anual paso a paso en el desarrollo y nuestra fecha objetivo para tener una demostración de la firma que muestre este tipo de autonomía tecnológica, poder cargar un programa en la máquina y hacer que funcione por sí solo está previsto para 2012 ".
Como el minicargador 287 C es extremadamente pesado y funciona con un motor diésel, no se puede usar en la luna. La NASA está desarrollando un prototipo de un vehículo tipo cargador lunar y Caterpillar está ayudando a desarrollar la cuchilla. "Entonces, participaremos en el proyecto todo el tiempo a medida que se desarrolle", dijo Blubaugh.
Los proyectos de un año del IPP implican la colaboración entre la NASA y una empresa del sector privado, la academia u otro laboratorio gubernamental. Todas las compañías de IPP abordan las barreras tecnológicas con programas de desarrollo conjunto y de costos compartidos.
Otros ejemplos de áreas de investigación de IPP de la NASA incluyen la búsqueda de un mejor rendimiento del motor y menores emisiones para la investigación aeronáutica; materiales de alta temperatura para motores de aterrizaje lunar, ópticas para reducir las tasas de error de futuros telescopios espaciales y una demostración de aislamiento de burbujas de vidrio para tanques criogénicos.
Con un costo total del proyecto Caterpillar de poco menos de $ 1,000,000, se estima que Caterpillar aporta alrededor del 45% y la NASA el 55%. Para todo el Programa de Asociación Innovadora de la NASA, $ 9 millones en fondos provienen del presupuesto de la Asociación de Transferencia de Tecnología de la NASA, fuentes de la NASA proporcionan $ 13 millones en programas, proyectos o centros de campo, y $ 12 millones de socios externos para un compromiso financiero total combinado de $ 34 millones .
"Muchos de nosotros en Caterpillar crecimos en el momento del primer desarrollo espacial", dijo Blubaugh, "es bastante emocionante para nosotros ser parte de esto. Además, es solo una buena inversión en el futuro ".
