Werfen Sie einen Blick auf ein Bauprojekt oder einen Tagebau hier auf der Erde, und wahrscheinlich wird es Bulldozer, Lader und Lastwagen geben. alles wesentliche beim Ausheben und Bauen von Strukturen. Aber wie werden schwere Bauarbeiten und Ausgrabungen auf der Mondoberfläche durchgeführt, wenn wir mit der Vision der NASA für die Weltraumforschung, die eine Rückkehr zum Mond zum Bau von Stützpunkten und Lebensräumen fordert, in die Zukunft blicken?
Caterpillar Inc., ein Unternehmen, das für seine schweren Erdbewegungsmaschinen bekannt ist und der weltweit führende Hersteller von Bau- und Bergbaumaschinen ist, versucht, dieses Problem anzugehen. Sie haben sich mit der NASA zusammengetan, um Technologien zu entwickeln, von denen Bau- und Minenarbeiter in Zukunft überall profitieren können, unabhängig davon, ob sie sich auf dem Weg zur Arbeit einen Schutzhelm oder einen Weltraumhelm schnappen.
Caterpillar war eines von 38 Unternehmen, die im Rahmen des Innovative Partnerships Program (IPP) der NASA Startkapital erhalten haben. Projekte werden für dieses Programm ausgewählt, da sie Schlüsseltechnologien weiterentwickeln können, die dazu beitragen, die kritischen Anforderungen der NASA für die Zukunft zu erfüllen.
Caterpillar hat einen Geländelader für die Entwicklung der Mondoberfläche vorgeschlagen. Derzeit arbeiten sie mit der NASA an der Entwicklung der Technologie zur Erweiterung bestehender Erdbewegungsgeräte mit Sensoren und Bordprozessoren, um eine zeitverzögerte teleoperative Steuerung zu ermöglichen.
Der Lader wäre in der Lage, Regolithbewegungen wie Sortieren, Nivellieren, Grabenbau, Bergbau, Ausgrabung und Abdeckung von Lebensräumen durchzuführen. Es könnte auch für den Bau von Mondbasen, den Einsatz oder die Verlagerung von Oberflächengütern sowie für die Mobilität auf dem Mond verwendet werden.
Warum interessiert sich ein bodenständiges Unternehmen wie Caterpillar für den Mond?
"So wie wir es gesehen haben, gibt es Technologien, die sowohl auf der Erde als auch auf dem Mond benötigt werden", sagte Michele Blubaugh, Manager für Intelligence Technology Services bei Caterpillar, gegenüber dem Space Magazine. „Wir haben den autonomen Betrieb von Geräten als dieselbe Art von Technologie angesehen, die sowohl auf dem Mond als auch in einer Bergbauanwendung eingesetzt werden kann. Wir haben das gleiche Endergebnis wie die NASA. “
Dieses Endergebnis besteht darin, Bediener von Baumaschinen aus einer gefährlichen Situation zu entfernen, unabhängig davon, ob es sich um einen Maschinenbediener in einer gefährlichen Minenumgebung handelt oder ob der Bediener ein Astronaut auf der Mondoberfläche ist, der versucht, Lebensraumstandorte auszugraben.
Es gibt zwei Arten von Teleoperationen. Eine davon ist die Fernbedienung, bei der die Steuerung der Maschine mit einem Fernbetriebssystem erfolgt. Es wäre entweder ein Bildverarbeitungssystem an Bord oder jemand könnte die Maschine tatsächlich als betriebsbereit ansehen. Der andere ist der autonome Betrieb, bei dem die gewünschte Arbeit programmiert und auf die Maschine abgeladen wird und die Maschine dann die Arbeit ausführt, ohne dass jemand eine Remote- oder direkte Verbindung mit der Maschine herstellt. Die Maschine würde das Programm vor Ort lesen, sich selbst positionieren, Vermeidungsmöglichkeiten haben, um Steine oder andere Objekte zu vermeiden, die im Weg stehen könnten, und alleine arbeiten, um die gegebene Mission abzuschließen.
Caterpillar arbeitet an beiden Betriebsarten. "Es ist ein Schritt zum nächsten", sagte Blublaugh. "Sie müssen beide Technologien entwickeln, zuerst mit Remote-Betrieb, und dann ist der ultimative autonome Betrieb."
Sie untersuchen auch, wie sie von der Erde aus fern oder autonom auf dem Mond arbeiten und sich mit der Verzögerung von sechs Sekunden zwischen Erde und Mond befassen.
Derzeit gibt es zwei Geländelader, den Caterpillar 287 C Kompaktlader, der mit Duplikaten der Ferntechnologie ausgestattet ist. Eine befindet sich auf dem Testgelände von Caterpillar in der Nähe ihres Hauptsitzes in Peoria, Illinois, und die andere befindet sich auf dem Felsenhof im Johnson Space Center in Houston, Texas. "Auf diese Weise können wir es gemeinsam entwickeln", sagte Blubaugh. "Wenn wir etwas tun, haben wir jeweils eine Maschine, damit wir wissen, wie etwas reagiert."
Die Technologie befindet sich noch in der Entwicklungsphase. "Wir haben einige erste grundlegende Demonstrationen durchgeführt, als wir die Maschine im Mai 2007 bei JSC auslieferten", sagte Blubaugh. "Eine Gruppe von uns ist untergegangen, und den Mitarbeitern von JSC wurde beigebracht, die Maschine und die Funktionen zu verwenden, und wir haben die Schnittstellen zwischen den verschiedenen Technologietypen erörtert." Im Sommer 2008 wird die Gruppe von Caterpillar zu JSC zurückkehren, um eine Zwischendemonstration an einem Wüstenstandort durchzuführen.
Beide Maschinen wurden getestet. "Im Rahmen des Vertrags ist die NASA für einen Teil der Entwicklung verantwortlich, und Caterpillar ist für andere Teile verantwortlich", sagte Blubaugh. "Und dann gibt es Dinge, die wir gemeinsam tun, um die Technologie schneller voranzutreiben, damit alle davon profitieren." JSC profitiert von unseren Einrichtungen und unseren Ingenieuren, die an Technologie arbeiten, und umgekehrt profitiert CAT von den Mitarbeitern von JSC und der Technologie, die sie haben, sowie von ihren Einrichtungen. Dies ist eine für beide Seiten vorteilhafte Beziehung zwischen Johnson und CAT. “
Caterpillar hat in Kürze einen weiteren Vertragsvorschlag an JSC, der das Projekt auf die nächste Ebene bringt.
"Wir werden versuchen, Berming zu betreiben, bei dem eine irdene Berme um einen Standort herum gebaut wird, um die Position der Klinge zu nivellieren und zu erfassen", sagte Blubaugh. „Wir bringen die Technologie, die wir heute erreicht haben, auf die nächste Stufe. Es ist fast ein jährlicher schrittweiser Prozess in der Entwicklung und unser Zieltermin für eine Signatur-Demo, die diese Art von technologischer Autonomie demonstriert, in der Lage ist, ein Programm in die Maschine zu laden und es alleine zu betreiben, ist für 2012 geplant. “
Da der 287 C-Kompaktlader extrem schwer ist und mit einem Dieselmotor betrieben wird, kann er auf dem Mond nicht verwendet werden. Ein Prototyp eines Mondladerfahrzeugs wird von der NASA entwickelt, und Caterpillar hilft bei der Entwicklung der Klinge. "Wir werden also während der gesamten Entwicklung an dem Projekt beteiligt sein", sagte Blubaugh.
Die einjährigen IPP-Projekte umfassen die Zusammenarbeit zwischen der NASA und einem Unternehmen aus dem privaten Sektor, der Wissenschaft oder einem anderen staatlichen Labor. Alle IPP-Unternehmen begegnen Technologiebarrieren mit kostenbeteiligten gemeinsamen Entwicklungsprogrammen.
Weitere Beispiele für IPP-Forschungsbereiche der NASA sind das Streben nach verbesserter Motorleistung und reduzierten Emissionen für die Luftfahrtforschung; Hochtemperaturmaterialien für Mondlander-Motoren, Optiken zur Senkung der Fehlerraten zukünftiger Weltraumteleskope und eine Demonstration der Isolierung von Glasblasen für kryogene Tanks.
Mit Gesamtkosten für das Caterpillar-Projekt von knapp 1.000.000 USD trägt Caterpillar schätzungsweise 45% und die NASA 55% bei. Für das gesamte innovative Partnerschaftsprogramm der NASA werden 9 Millionen US-Dollar aus dem Budget der NASA für Technologietransferpartnerschaften bereitgestellt, 13 Millionen US-Dollar werden von NASA-Quellen in Programmen, Projekten oder Feldzentren bereitgestellt und 12 Millionen US-Dollar von externen Partnern für ein finanzielles Gesamtengagement von insgesamt 34 Millionen US-Dollar .
"Viele von uns bei Caterpillar sind in der Zeit der ersten Weltraumentwicklung aufgewachsen", sagte Blubaugh. "Es ist ziemlich aufregend für uns, ein Teil davon zu sein." Außerdem ist es nur eine gute Investition in die Zukunft. "
