Antes de futuras misiones tripuladas y robóticas a Marte, la Nasa ha completado recientemente rigurosas pruebas de exploración en terrenos marcianos simulados, con una revolucionaria tecnología de neumáticos de aleación con memoria de forma desarrollada en el Centro de Investigación Glenn de la agencia en Cleveland en asociación con Goodyear Tire & Rubber.

El misterio de Marte ha sido estudiado durante siglos. El cuarto planeta desde el Sol recuerda a un rico desierto rojo y presenta una superficie accidentada que resulta difícil de atravesar. Si bien varias misiones robóticas han aterrizado en Marte, la Nasa solo ha explorado el 1% de su superficie.

Los vehículos exploradores (robots móviles que exploran superficies lunares o planetarias) deben estar equipados con neumáticos adecuados para los entornos que exploran. Como Marte tiene una superficie rocosa e irregular, los neumáticos duraderos son esenciales para la movilidad. Los neumáticos con resortes de aleación con memoria de forma (SMA) ayudan a que esto sea posible.

Las aleaciones con memoria de forma son metales que pueden recuperar su forma original después de ser doblados, estirados, calentados y enfriados. La Nasa las ha utilizado durante décadas, pero la aplicación de esta tecnología a los neumáticos es un concepto bastante nuevo. “En Glenn somos uno de los líderes mundiales en aportar la ciencia y la comprensión de cómo se cambian las composiciones de las aleaciones, cómo se cambia el procesamiento del material y cómo se modelan estos sistemas de manera que podamos controlar y estabilizar los comportamientos para que puedan realmente utilizarse en aplicaciones reales”, dijo Santo Padula II, ingeniero de investigación de materiales en Nasa Glenn.

Padula y su equipo han probado varias aplicaciones para los SMA, pero su epifanía sobre las posibilidades de los neumáticos surgió gracias a un encuentro casual. Al salir de una reunión, Padula se encontró con Colin Creager, un ingeniero mecánico de la Nasa Glenn a quien no había visto en años. Creager aprovechó la oportunidad para contarle sobre el trabajo que estaba haciendo en el Laboratorio de Operaciones Lunares Simuladas Glenn (SLOPE) de la Nasa, que puede simular las superficies de la Luna y Marte para ayudar a los científicos a probar el rendimiento del rover. Llevó a Padula al laboratorio, donde Padula inmediatamente se fijó en los neumáticos de resorte. En ese momento, estaban hechos de acero.

El problema de la plastificación

Padula comentó que “en el momento en que vi el neumático, me pregunté si «¿no tienen problemas con la plastificación?”. La plastificación se refiere a un metal que sufre una deformación que no es reversible y que puede provocar daños o fallas en el componente. “Colin me dijo que ese es el único problema que no podemos resolver’”, continuó Padula. “Le dije que tengo la solución. Estoy desarrollando una nueva aleación que resolverá eso. Y así fue como comenzaron los neumáticos SMA”.

A partir de ahí, Padula, Creager y sus equipos unieron fuerzas para mejorar los neumáticos de muelles existentes de la Nasa con un material innovador: SMA de níquel-titanio. El metal puede soportar la deformación a pesar de la tensión extrema, lo que permite que los neumáticos vuelvan a su forma original incluso con un impacto riguroso, lo que no es posible para los neumáticos de muelles fabricados con metal convencional.

Desde entonces, la investigación ha sido abundante y, en el otoño de 2024, equipos de la Nasa Glenn viajaron a Airbus Defence and Space en Stevenage, Reino Unido, para probar los innovadores neumáticos de muelles SMA de la Nasa. Las pruebas se llevaron a cabo en el Airbus Mars Yard, una instalación cerrada creada para simular las duras condiciones del terreno marciano.

“Salimos con el equipo, llevamos nuestro sistema de seguimiento de movimiento e hicimos diferentes pruebas cuesta arriba y cuesta abajo”, dijo Creager. “Realizamos muchas pruebas transversales sobre rocas y arena, donde el objetivo era comprender la estabilidad porque esto era algo que nunca habíamos probado antes”.

Durante las pruebas, los investigadores monitorizaron los vehículos exploradores mientras las ruedas pasaban sobre rocas, prestando mucha atención a cuánto se movían las coronas de los neumáticos, a cualquier daño y a los deslizamientos cuesta abajo. El equipo esperaba deslizamientos y desplazamientos, pero fueron mínimos y las pruebas cumplieron con todas las expectativas. Los investigadores también recopilaron información sobre la estabilidad, la maniobrabilidad y la capacidad de los neumáticos para atravesar rocas.

A medida que la Nasa continúa avanzando en los sistemas para la exploración del espacio profundo, el programa de Actividad Extravehicular y Movilidad Humana de Superficie de la agencia reclutó a Padula para investigar formas adicionales de mejorar las propiedades de las SMA para futuros neumáticos de vehículos exploradores y otros usos potenciales, incluidos los entornos lunares.

“Mi objetivo es ampliar la capacidad de temperatura de funcionamiento de los SMA para aplicaciones como neumáticos y estudiar la posibilidad de aplicar estos materiales para la protección del hábitat”, dijo Padula. “Necesitamos nuevos materiales para entornos extremos que puedan proporcionar absorción de energía para los impactos de micrometeoritos que ocurren en la Luna para permitir cosas como estructuras de hábitat para que un gran número de astronautas y científicos trabajen en la Luna y Marte”.

Los investigadores dicen que los neumáticos con resortes de aleación con memoria de forma son sólo el comienzo.