月面基地の建設に協力が必要ですか? USC ビタビの研究者が NASA と提携

月面での低コスト、低影響の建設: 新しい CrafTram テクノロジーは次世代の月探査者を支援できる可能性があります

写真/輪郭の作成。

「これは人間にとっては小さな一歩だが、人類にとっては大きな飛躍だ」と月面着陸後に言った有名な言葉は、MS '70 のニール・アームストロングです。

アポロ 11 号は、宇宙への旅行と探検を目指す人類の探求における大きなマイルストーンでした。 現在、NASA のアルテミス プログラムでは、初の女性と初の有色人種の月面着陸という次のマイルストーンを見据えています。

これを支援するために、アルテミスは月面で初の長期滞在を確立することを目指しており、そのためには月面にベースキャンプを建設する必要がある。 このミッションでは、科学者たちはロケットがアポロよりも強力になると予想しています。つまり、月面への着陸と離陸では、岩石や土がさまざまな方向に広がることになります。 したがって、着陸エリアには、着陸パッドと、月面、宇宙飛行士、および機器を着陸および離陸時に生じる飛来物から保護できる高い尾根またはバームを含める必要があります。 しかし、たとえ地球上であっても、でこぼこした荒れた地形での建設は困難です。 資材を前後に運ぶ大型トラックのような従来のツールは、月の表面に損傷を与える可能性があり、また、岩場、砂地、狭くて脆弱な地形を移動するのに非効率的であることが判明しています。

この目的を達成するために、NASA は、USC ビタビ工学部土木環境工学教授 Behrokh Khoshnevis が設立した Contour Crafting に助成金を与えました。 周辺地域に損傷を与えることなく月面建設をサポートできる路面電車のような技術の開発を可能にするために、プロジェクトのパートナーである南カリフォルニア大学ヴィタビ教授のルシオ・ソイベルマン氏に追加の資金が与えられた。

「伝統的に、建設現場では大型トラックに土を満載し、それを建設現場に放り込みます。トラックは掘削現場から建設現場まで、何度も何度も往復します」とフレッド・チャンピオン・エステート会長のソイベルマン氏は語った。工学博士。

しかし、宇宙の構築を考えると、従来の方法論はまったく機能しない、と彼は言いました。 「インテリジェントなロボットトラックに困難な地形を走らせるのは非常に難しいでしょう。また、荷物を運ぶために多量のエネルギーを消費する必要があり、失敗する可能性が高くなります。」 さらに、このような重くてかさばる機器を月まで飛ばすには、大きなロケットの貨物スペースと大量のロケット燃料が必要になります。

その代わりに、コシュネヴィス氏は軽量で衝撃が少ないCrafTramと呼ばれる技術を考案した。 CrafTram はスキー山のチェアリフトのように機能し、地形を走行することなく資材の入ったバケツを運びます。 チェアリフトとは異なり、トラムは移動可能です。つまり、システムはある建設現場から別の建設現場に移動できるように、出発地と目的地の両方が自律的に変更できます。

研究チームは、月面での応用を超えて、地球上のさまざまな建設現場でさらなる効率を生み出す新技術の可能性を見出しています。

コシュネヴィス氏は、「建設現場で役立つのは、このコンセプトの自動化の側面だけではなく、単なる交通手段でもあります。建設現場は通常、整理整頓されておらず、地面には多くの物があり、車両の移動が困難です」と述べた。間接的な経路を通過します。このアプローチを使用すると、材料は敷地上を飛行し、さまざまな高度を横切ることもできます。」

出発準備完了

CrafTram システムは、月への旅行のための荷重制限も考慮しながら、月の前哨基地の構築を容易にするように構築されています。 コシュネヴィス氏とソイベルマン氏は、建設をより効率的にする方法を検討しながら、多様かつ革新的な視点から建設に取り組みました。

「CrafTramは、飛行中は可能な限り最小限のスペースを占めるように折りたたまれますが、月面に配備されると自己拡張します」と、工学のルイーズ・L・ダン寄付教授の資格を持つコシュネヴィス氏は述べた。

同時に、月の重力は地球の6分の1近くであり、これはバケツが地球よりもさらに多くの荷重を運ぶことができることを意味するとコシュネヴィス氏は述べた。

プロジェクトの最初の 6 か月で、チームは概念実証のために CrafTram テクノロジーを使用して 3 分の 1 規模の犬走りを構築します。 ソイベルマン氏によると、これはプロジェクトの第 2 段階で本格的なプロトタイプが作成される予定だという。

空から建設を変える

宇宙で起こったことはそこにとどまる必要はなく、実際、CrafTram のチームはそうならないことを望んでいます。

その代わりに、コシュネヴィス氏とソイベルマン氏はすでに、多くの制限を課す宇宙での建設から学んだ教訓を、さまざまな建設パラメータやシナリオに当てはめている。

ソイベルマン氏は「遠隔地でどのように活動できるかを探ることに非常に興味がある」と語った。 ソイベルマン氏は、将来の建設にはロボット工学が大きく取り入れられる可能性があるが、今日の建設環境には多くの複雑さと、さまざまなタスク間の衝突が存在すると述べた。 「これが、私たちが中間ステップに進む必要がある理由です。人工知能をもう少し強化しますが、人間による遠隔制御を使用します。これを実行すれば、安全性が向上し、労働者を危険地帯から排除し、多様な安全性をもたらすことができます。」女性や障害のある人を含む個人を建設業に就かせることができます。」

「私はこの技術の研究に非常に興味を持っており、NASAとのこのプロジェクトほどそれを実現する絶好の機会はありません。」と彼は付け加えた。 「月面でロボットを使用して遠隔で建設する方法を見つけられれば、米国からインドなどのより短い距離での建設がさらに簡単になるでしょう。」

コシュネヴィスにとって、たとえどちらかの地点が移動していても、物質を供給源から目的地まで移動させる際のCrafTramの地上用途は無数にある。 「多くの建設現場では、急な傾斜路を備えた深い掘削や、除去された土によって表面が極度に泥だらけになる掘削杭基礎など、コンクリートミキサー車のアクセスが困難です。このような場合、エンジニアや建設会社は、多くの場合、コンクリートミキサー車のアクセスが困難です。」多くの場合、ポンプの設置場所から注入場所までの距離が長いため、長いパイプラインを設置する必要があり、現場のパイプ内のコンクリートが大幅に失われます。注ぐプロセスは終わりました」と彼は言いました。 CrafTram を使用すると、このプロセスがより簡単かつ効率的になります。

2022 年 8 月 17 日発行

最終更新日: 2022 年 8 月 17 日