BB-8 スタイルの探査車が火星の荒れた地形の探査に役立つかもしれない

『スター・ウォーズ/フォースの覚醒』では、はるか遠くの銀河に新しいボール型ロボットBB-8が登場した。偶然にも、地球上の研究者らは、赤い惑星を転がるボールに変形できる火星探査車の開発を提案している。科学者らは、 Acta Astronautica誌の3月-4月号で研究結果を詳しく発表する予定だ。

「私たちは数年にわたってさまざまな球形探査車に取り組んできました。ですから、スター・ウォーズに球形探査車が登場するのは楽しかったです」と、このプロジェクトを率いたノースカロライナ州立大学の航空宇宙エンジニア、アンドレ・マッツォレーニ氏は語る。「私たちの研究室の全員がスター・ウォーズの大ファンなのです。」

現在運用されている火星探査車はすべて車輪付きロボットです。これらの探査車は平坦な地形や中程度の起伏のある地形を進むことができますが、転倒の危険があるため、急斜面のある険しい環境に対応できるようには設計されていません。しかし、科学的に最も興味深いミッションでは、探査車が高地、クレーター、火山など火星の最も険しい地形に挑戦することが求められ、赤い惑星が時間とともにどのように進化してきたかを明らかにする可能性があります。

火星の過酷な地形にうまく対処するべく、マッツォレーニ氏と元博士課程の学生ライオネル・エドウィン氏は、Transforming Roving-Rolling Explorer (TRREx) という新しいコンセプトを開発した。この 6 輪の機械は、従来の地形では従来の探査車のように移動でき、急な斜面を転がり降りるときには球体に変形できる。これは、アルマジロが脅かされるとボールのように丸くなるのと少し似ている。

TRREx の車輪は 8 本の脚に取り付けられています。ローバーがボールに変形すると、いずれかの脚を広げて重心を移動し、移動したい方向に転がることで、自らを操縦します。

見た目は似ていますが、TRREx と BB-8 は実際にはまったく異なる方法で動きます。TRREx は手足を突き出して、体操選手がトラックを転がるのと同じように、ひっくり返って動きます。一方、BB-8 は、ハムスターがボールの中にいるように、殻の内側に押し付けられた車輪を回転させて動きます。

「TRRExの主なインスピレーションは、黄金の車輪を持つクモです。黄金の車輪を持つクモは、危険を察知するまでは普通の砂漠のクモのように砂の尾根の上を走り回り、危険を察知すると足を折りたたんで車輪を作り、丘を素早く転がり落ちて逃げることができます」とマッツォレーニ氏は言う。

TRREx が幅約 3 ～ 4 フィート、重さ 70 ～ 130 ポンドのボールであるコンピューター シミュレーションで、研究者らは、探査車が障害物を避けるために左右に方向転換したり、平らな岩や砂の上を転がったり、斜面を下りたり、さらには 9 度の急勾配を上ったりする方法を制御できることを発見しました。ただし、より急な勾配の場合は、従来の探査車モードに戻ることもできます。

「BB-8 は中程度の急勾配を登るのに苦労すると思いますが、TRREx は移動モードであれば簡単に坂を上ることができます」とマッツォレーニ氏は言う。

他の研究者は過去に、巨大で軽量な幅 20 フィートの球形の火星探査車を提案したことがある。風に吹かれて動くタンブルウィードのような探査車は長距離を移動できるが、TRREx とは異なり、風に左右される。「TRREx とタンブルウィードは競合相手ではなく、異なるミッションを目的としている」とマッツォレーニ氏は言う。「タンブルウィード探査車は広い地域を探索するのを目的としているが、TRREx 探査車は従来の探査車では到達が難しい地域の非常に特定のターゲットを調査するために使用される」

研究者たちは現在、アルミニウム製の幅4フィートのTRRExの試作品を製作中だ。重さは約175ポンドで、今年の春後半に完成する予定だとマッツォレーニ氏は言う。試作品のテストでは、まずリモコンを使って探査機を障害物コースに沿って誘導する。その後、探査機にカメラとコンピューターを組み込み、探査機が自分で見て考えることができるようにしたいと科学者たちは考えている。

研究者たちは、TRREx は比較的高い高度からスタートし、時間をかけてローバーを下り坂にし、ボールのように転がって燃料を節約するミッションに最適だと考えている。マッツォレーニ氏は、TRREx は火星以外では「月など、あらゆる岩石惑星の探査に使用できるほか、地球上の起伏の多い地形でも、たとえば捜索救助ミッションに使用できる」と述べている。