Werfen Sie einen Blick auf jedes Bauprojekt oder Tagebauunternehmen hier auf der Erde und wahrscheinlich wird es Bulldozer, Lader und Lastwagen geben; alles wesentliche beim Ausheben und Bauen von Strukturen. Aber wenn wir mit der Vision for Space Exploration der NASA in die Zukunft blicken, die eine Rückkehr zum Mond fordert, um Basen und Lebensräume zu bauen, wie werden dann schwere Bau- und Ausgrabungen auf der Mondoberfläche durchgeführt?
Caterpillar Inc., ein Unternehmen, das für seine schweren Erdbewegungsmaschinen bekannt ist und der weltweit führende Hersteller von Bau- und Bergbaumaschinen ist, möchte dieses Problem angehen. Sie haben sich mit der NASA zusammengetan, um Technologien zu entwickeln, von denen Bau- und Minenarbeiter in Zukunft überall profitieren könnten, egal 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 Startfonds erhielten. Projekte werden für dieses Programm aufgrund ihres Potenzials ausgewählt, Schlüsseltechnologien voranzutreiben, die dazu beitragen werden, die kritischen Anforderungen der NASA für die Zukunft zu erfüllen.
Caterpillar hat einen Multi-Terrain-Lader für die Entwicklung der Mondoberfläche vorgeschlagen. Derzeit arbeiten sie mit der NASA zusammen, um die Technologie zu entwickeln, um vorhandene Erdbewegungsgeräte mit Sensoren und On-Board-Prozessoren zu erweitern, um eine zeitverzögerte Teleoperationssteuerung zu ermöglichen.
Der Lader wäre in der Lage, Regolith zu bewegen, wie Planieren, Einebnen, Gräben, Tagebau, Aushub und Habitatabdeckung. Es könnte auch für den Bau von Mondbasen, die Bereitstellung oder Verlagerung von Oberflächenanlagen sowie für die Mobilität auf dem Mond verwendet werden.
Warum interessiert sich ein bodenständiges Unternehmen wie Caterpillar für den Mond?
„So wie wir es sahen, gibt es Technologien, die sowohl auf der Erde als auch auf dem Mond benötigt werden“, sagte Michele Blubaugh, Manager of Intelligence Technology Services bei Caterpillar, gegenüber Universe Today. „Wir haben den autonomen Betrieb von Geräten als dieselbe Art von Technologie betrachtet, die sowohl auf dem Mond als auch in einer Bergbauanwendung verwendet werden könnte. Wir haben das gleiche Endergebnis wie die NASA.“
Dieses Endergebnis besteht darin, Bediener von Baumaschinen aus einer gefährlichen Situation zu befreien, sei es ein Maschinenbediener in einer gefährlichen Minenumgebung oder ob der Bediener ein Astronaut auf der Mondoberfläche ist, der versucht, Habitate auszugraben.
Es gibt zwei Arten von Teleoperationen. Einer ist der Remote-Betrieb, bei dem die Steuerung der Maschine mit einem Remote-Betriebssystem erfolgt. Es wäre entweder ein Vision-System an Bord oder jemand könnte die Maschine tatsächlich sehen, wie sie arbeitet. Der andere ist der autonome Betrieb, bei dem die gewünschte Arbeit programmiert und auf die Maschine ausgelagert wird und die Maschine dann die Arbeit ausführt, ohne dass jemand mit der Maschine verbunden ist, entweder aus der Ferne oder direkt. Die Maschine würde das Programm vor Ort lesen, sich selbst positionieren, Fähigkeiten zur Vermeidung von Steinen oder anderen Objekten haben, die im Weg sein könnten, und selbstständig arbeiten, um die gegebene Mission abzuschließen.
Caterpillar arbeitet an beiden Betriebsarten. 'Es ist ein Schritt zum nächsten', sagte Blublaugh. „Sie müssen diese beiden Technologien entwickelt haben, zuerst mit Remote-Operationen, und dann ist das Ultimative autonome Operationen.“
Sie untersuchen auch die Arbeit aus der Ferne oder autonom auf dem Mond von der Erde aus und beschäftigen sich mit der Zeitverzögerung von sechs Sekunden zwischen Erde und Mond.
Derzeit gibt es zwei Multi-Terrain-Lader, den Caterpillar 287 C Kompaktlader, der mit Duplikaten der Remote-Technologie ausgestattet ist. Einer befindet sich auf dem Testgelände von Caterpillar in der Nähe des Hauptsitzes in Peoria, Illinois, und der andere befindet sich auf dem Rockyard des Johnson Space Center in Houston, Texas. „So können wir es gemeinsam entwickeln“, sagte Blubaugh. „Wenn wir etwas tun, haben wir alle eine Maschine, damit wir wissen, wie etwas reagiert.“
Die Technologie befindet sich noch im Entwicklungsstadium. „Bei der Auslieferung der Maschine im Mai 2007 an JSC haben wir einige erste grundlegende Demonstrationen durchgeführt“, sagte Blubaugh. „Eine Gruppe von uns ging zu Boden, und den Leuten am JSC wurde der Umgang mit der Maschine und deren Fähigkeiten beigebracht und wir diskutierten die Schnittstellen zwischen den verschiedenen Arten von Technologie.“ 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 für andere Teile“, sagte Blubaugh, „und dann gibt es Dinge, die wir gemeinsam unternehmen, um die Technologie schneller voranzutreiben, damit alle davon profitieren. JSC profitiert von unseren Einrichtungen und unseren Ingenieuren, die an der Technologie arbeiten, und umgekehrt profitiert CAT von den Leuten, die bei JSC arbeiten, von der Technologie, die sie haben und ihren Einrichtungen. Es ist also 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 Stufe hebt.
„Wir werden Berming versuchen, bei dem eine Erdberme um eine Baustelle herum gebaut wird, wobei die Position der Klinge nivelliert und erfasst wird“, sagte Blubaugh. „Wir bringen die Technologie, die wir heute erreicht haben, auf die nächste Stufe. Es ist fast ein jährlicher Schritt für Schritt in der Entwicklung und unser Zieldatum für eine Signatur-Demo, die diese Art von Technologieautonomie demonstriert, ein Programm in die Maschine laden und sie ganz von selbst laufen lassen kann, ist für 2012 geplant.“
Da der Kompaktlader 287 C extrem schwer ist und mit einem Dieselmotor läuft, konnte er nicht auf dem Mond eingesetzt werden. Ein Prototyp eines Mondlader-Fahrzeugs wird von der NASA entwickelt und Caterpillar hilft bei der Entwicklung der Schaufel. „Deshalb werden wir die gesamte Entwicklung des Projekts begleiten“, sagte Blubaugh.
Die einjährigen IPP-Projekte beinhalten eine Zusammenarbeit zwischen der NASA und einem Unternehmen aus dem Privatsektor, der Wissenschaft oder einem anderen staatlichen Labor. Alle IPP-Unternehmen überwinden Technologiebarrieren mit Kostenteilungs- und gemeinsamen Entwicklungsprogrammen.
Weitere Beispiele für die IPP-Forschungsbereiche der NASA sind das Streben nach verbesserter Triebwerksleistung und reduzierten Emissionen für die Luftfahrtforschung; Hochtemperaturmaterialien für Mondlandermotoren, Optiken zur Senkung der Fehlerraten zukünftiger Weltraumteleskope und eine Demonstration der Glasblasenisolierung für kryogene Tanks.
Bei Gesamtkosten des Caterpillar-Projekts von knapp 1.000.000 US-Dollar trägt Caterpillar schätzungsweise etwa 45 % und die NASA 55 % bei. Für das gesamte Innovative Partnerschaftsprogramm der NASA werden 9 Millionen US-Dollar aus dem Budget der Technologietransferpartnerschaften der NASA bereitgestellt, 13 Millionen US-Dollar werden von NASA-Quellen in Programmen, Projekten oder Feldzentren bereitgestellt, und 12 Millionen US-Dollar von externen Partnern für eine gemeinsame finanzielle Verpflichtung von insgesamt 34 Millionen US-Dollar .
„Viele von uns bei Caterpillar sind in der Zeit der ersten Weltraumentwicklung aufgewachsen“, sagte Blubaugh, „es ist für uns ziemlich aufregend, ein Teil davon zu sein. Außerdem ist es einfach eine gute Investition in die Zukunft.“
