Kể từ khi thành lập vào năm 1931, Bridgestone đã phát triển lốp xe và mở rộng phạm vi hoạt động của chúng tôi và giờ đây cuối cùng chúng tôi cũng rời khỏi Trái đất và thực hiện thử thách tạo ra lốp xe cho mặt trăng. Vào ngày 30 tháng 5, Bridgestone lần đầu tiên tiết lộ với báo chí cuộc chạy thử lốp xe thám hiểm mặt trăng thế hệ thứ hai mới được phát triển tại Luna Terrace ở Cồn cát Tottori.

  • Đội ngũ Bridgestone và ông Hiroyuki Ida của Phòng Sáng tạo Tương lai Công nghiệp Tỉnh Tottori
  •  

    Nhóm Bridgestone và ông Hiroyuki Ida của Phòng Sáng tạo Tương lai Công nghiệp Tỉnh Tottori (ngoài cùng bên phải)

Lốp xe cho xe thám hiểm mặt trăng là gì?

Hiện tại, JAXA và Toyota đều đang hợp tác nghiên cứu và phát triển xe tự hành điều áp có người lái (biệt danh: Luna Cruiser) sẽ chạy trên bề mặt mặt trăng và Bridgestone đã tham gia từ năm 2019 với tư cách là nhà phát triển lốp xe, hỗ trợ sứ mệnh từ mặt đất. hướng lên. Vào tháng 4 năm nay, chính phủ Nhật Bản và Hoa Kỳ đã đạt được một thỏa thuận rằng Nhật Bản sẽ cung cấp máy thám hiểm điều áp cho chương trình thám hiểm mặt trăng có người lái quốc tế Artemis.

Nói về tàu thám hiểm mặt trăng có người lái, đây là loài người đầu tiên chạy theo chương trình Apollo. Tuy nhiên, xe rover điều áp có người lái đang được Nhật Bản phát triển là một phương tiện khổng lồ chứa đầy không khí, khiến việc này trở nên khó khăn hơn nhiều. Hai phi hành gia đã trải qua 42 ngày trong một chiếc ô tô có căn phòng rộng 4,5 chiếu tatami, nơi họ có thể sống trong trang phục bình thường và đã đi được quãng đường khoảng 10.000 km. Masaki Ota, Giám đốc Xúc tiến Kinh doanh Di động Mới/Chiến lược Nhu cầu Ban đầu Toàn cầu của Bridgestone cho biết: “Nó giống như một trạm vũ trụ đang hoạt động”. Hiệu suất yêu cầu của lốp xe chắc hẳn khá cao nhưng chúng ta hãy cùng tìm hiểu chi tiết xem chúng là loại lốp gì nhé.

  • Xe tự hành mặt trăng được sử dụng trong Apollo 17, tháng 12 năm 1972
  •  

    Xe thám hiểm mặt trăng được sử dụng trong tàu Apollo 17 vào tháng 12 năm 1972. Quãng đường mà tàu thám hiểm mặt trăng đi được trên số 17 là khoảng 36 km. Trọng lượng khoảng 210kg. Lốp kết cấu lò xo được phát triển bởi Goodyear (C) NASA (Nguồn: NASA)

Bề mặt mặt trăng là “giới hạn” cho lốp xe

Keita Yumi, Giám đốc Bộ phận Nghiên cứu Lốp xe của Bridgestone cho biết: “Bề mặt mặt trăng thực sự là một môi trường khắc nghiệt đối với lốp xe. Lý do khiến bề mặt mặt trăng khắc nghiệt đối với lốp xe như sau.

“Thứ nhất là môi trường nhiệt độ. Ở nhiệt độ cực thấp âm 170 độ (vào ban đêm), cao su trở nên cứng như thủy tinh và vỡ ra do mỏi hoặc va đập. Thứ hai là bức xạ vũ trụ, có mật độ xấp xỉ 200 lần Trái đất. Nếu liên tục tiếp xúc với bức xạ, cao su sẽ xuống cấp và không thể hoạt động bình thường. Vấn đề thứ ba là môi trường chân không. Lốp trên mặt đất hỗ trợ tải trọng bằng cách lấp đầy không khí, nhưng chúng cũng cần được cung cấp không khí và sửa chữa/thay thế trong trường hợp xảy ra sự cố. Vấn đề thứ tư là lớp regolith cát mịn bao phủ bề mặt mặt trăng. Nếu phương tiện bị chôn vùi trong cát, nó sẽ bị kẹt và trở thành vấn đề nguy hiểm đến tính mạng trong trường hợp phương tiện có người lái.")

  • Công nghệ lốp mặt trăng của Bridgestone
  •  

    Công nghệ lốp mặt trăng của Bridgestone

Nói cách khác, lốp cao su được sử dụng trên Trái đất không thể được sử dụng trên bề mặt Mặt Trăng, cũng như không thể chứa đầy không khí. Do đó, mục tiêu của Bridgestone là tạo ra một loại lốp “hoàn toàn bằng kim loại” có thể chịu tải và theo đuổi một cấu trúc có thể tạo ra lực ma sát để cải thiện khả năng chạy trên địa hình nhiều cát.

Lốp “thế hệ thứ hai” đạt được độ bền, hiệu suất lái và khối lượng cao

Lốp thế hệ thứ hai với các yêu cầu tiên quyết được cập nhật như mặt đường và điều kiện lái xe. Ý tưởng đằng sau “khả năng lái xe” giúp xe không bị mắc kẹt trên đất cát được lấy cảm hứng từ bàn chân của lạc đà. Lạc đà bước đi dễ dàng qua sa mạc có bàn chân mỏng, nhưng lòng bàn chân của chúng mở rộng khi chạm đất, làm tăng diện tích tiếp xúc. Lấy cảm hứng từ cấu trúc bám cát bằng cách sử dụng ma sát của bề mặt gồ ghề của lòng bàn chân, công ty đã sử dụng nỉ kim loại trên bề mặt lốp để cải thiện ma sát.

  • Sự khác biệt giữa thế hệ 1 và thế hệ 2
  •  

    Sự khác biệt giữa thế hệ 1 và thế hệ 2

Thế hệ đầu tiên sử dụng cấu trúc lò xo làm khung cơ bản, nhưng khi quá trình phát triển tiến triển và môi trường bề mặt mặt trăng cũng như điều kiện lái xe trở nên rõ ràng hơn, hiệu suất yêu cầu của lốp xe càng trở nên nghiêm ngặt hơn. Vì vậy, chúng tôi đã sử dụng cấu trúc nan kim loại mỏng. Ngoài trọng lượng nhẹ và độ bền cao để chịu được tải trọng lớn, gai lốp (bộ phận tiếp xúc với bề mặt mặt trăng) được chia thành nhiều phần nên có thể biến dạng linh hoạt và tăng diện tích tiếp xúc với mặt đất, khiến lốp khó di chuyển. chìm trong cát. Người ta nói rằng tình dục đã được cải thiện.

  • Sử dụng cấu trúc nan hoa kim loại cho bộ xương và cải thiện lực ma sát bằng nỉ kim loại trên bề mặt.
  •  

    Sử dụng cấu trúc nan hoa kim loại cho bộ xương và cải thiện lực ma sát bằng nỉ kim loại trên bề mặt. Lốp mặt trăng thế hệ thứ 2 đạt được sự cân bằng cao về độ bền, hiệu suất lái và khối lượng.

Về cách giải quyết các vấn đề của thế hệ đầu tiên ở thế hệ thứ hai, ông Yumi cho biết: ``Để cải thiện hiệu suất chạy, chúng tôi muốn biến dạng lốp càng nhiều càng tốt. Tuy nhiên, việc biến dạng chúng sẽ gây ra nhiều áp lực hơn cho cấu trúc Thật khó (ở thế hệ đầu tiên) để thiết kế các bộ phận mang lại độ bền riêng biệt. Ở thế hệ thứ hai, chúng tôi có thể thiết kế chúng riêng biệt và chúng tôi có thể biến dạng nhưng hạn chế biến dạng ở các khu vực cục bộ, đạt được độ bền cao. giải thích. Đây là lý do một loại lốp vừa bền vừa linh hoạt khi biến dạng đã ra đời.

Liệu chiếc lốp này có thể đi được khoảng 10.000 km trên mặt trăng không? Điều quan trọng là thử nghiệm lái xe. 

Luna Terrace, bề mặt mặt trăng ở cồn cát Tottori

Khi thiết kế lốp, cần sử dụng mô phỏng để tối ưu hóa thiết kế, chẳng hạn như hình dạng của lò xo lá có chấp nhận được hay không và độ dày của nó cũng như xác minh tính hợp lệ của nó bằng cách lái xe trong môi trường thực tế.

Thí nghiệm lái xe đang được tiến hành tại Luna Terrace, một khu vực trình diễn mặt trăng nằm ở Cồn cát Tottori. Theo Thống đốc tỉnh Tottori Shinji Hirai, cồn cát Tottori có lịch sử 100.000 năm và sông Chiyo đã nghiền nát đá granit từ thượng nguồn và vận chuyển ra biển, nơi nó được những con sóng dữ dội của Biển Đông chạm khắc thành cát cực mịn. ​​Nhật Bản. Tỉnh Tottori đã mở khu trình diễn bề mặt mặt trăng Tottori Sand Dunes "Luna Terrace" vào ngày 7 tháng 7 năm 2023, vì kích thước của các hạt cát tương tự như lớp cát trên mặt trăng. Mặc dù có những điều kiện như hợp tác với tỉnh Tottori nhưng không tính phí sử dụng và đã được nhiều công ty và trường đại học sử dụng, bao gồm cả Bridgestone.

  • Luna Terrace là khu đất rộng 0,5ha nằm ngoài vườn quốc gia.

    Luna Terrace là khu đất rộng 0,5ha nằm ngoài vườn quốc gia. Được chia thành vùng bằng phẳng, vùng thiết kế tự do, nơi bạn có thể đào hố và tạo núi, và vùng dốc có độ dốc từ 5 độ đến 20 độ.

  • Tôi leo lên con dốc thấp nhất trong vùng dốc nhưng khá khó khăn.

    Tôi leo lên con dốc thấp nhất trong vùng dốc nhưng khá khó khăn.

  • Nhìn xuống Luna Terrace từ sườn dốc

    Nhìn xuống Luna Terrace từ sườn dốc

Cuộc thử nghiệm lái xe cuối cùng đã bắt đầu!

Có hai loại bài kiểm tra lái xe lần đầu tiên được công bố: ``kiểm tra hiệu suất lái xe'' và ``kiểm tra hiệu suất độ bền''.

Các cuộc kiểm tra lái xe được tiến hành trong khi thay đổi các thông số; nếu lốp quay nhanh so với tốc độ mà phương tiện đo đang di chuyển thì có thể đo được lực chuyển tiếp được tạo ra là bao nhiêu và ngược lại, nếu lốp quay chậm thì lực đó sẽ được đo. có thể đo được lực về phía trước được tạo ra là bao nhiêu khi tác dụng phanh. Người ta nói rằng bạn có thể kiểm tra xem lực phanh được tạo ra là bao nhiêu. Ngoài ra, các cảm biến còn được sử dụng để đo lực tạo ra xung quanh lốp xe trong các điều kiện khác nhau, chẳng hạn như sử dụng xi lanh để thay đổi lực ép lốp vào cát.

Trong các bài kiểm tra lái xe, có lúc xe tung lên rất nhiều cát, có lúc thì không. Theo ông Yumi, ``Nó phụ thuộc vào mức độ quay của lốp. Chúng tôi đo lực trong các điều kiện khác nhau và đo lực đẩy mà lốp có thể tạo ra trong những điều kiện này.'' . Rõ ràng, tốt hơn hết là không nên khuấy cát càng nhiều càng tốt, và lý do cho điều này là “sẽ không tệ nếu xe của bạn cắn vào cát đã được cuộn lại”.

  • Kiểm tra hiệu suất lái xe

    Kiểm tra hiệu suất lái xe. Có lúc nó cuộn cát lên và có lúc không.

Điều anh ấy muốn làm rõ trong tương lai là hiệu suất hoạt động của nó. "Vẫn còn nhiều điều chưa biết về các thông số làm tăng lực ma sát và cơ chế tạo ra lực ma sát. Tôi tin rằng việc hiểu rõ điều này sẽ là một trong những chìa khóa để khám phá bề mặt Mặt Trăng thành công" (Ông Yumi)

  • Lốp được sử dụng trong các bài kiểm tra hiệu suất lái xe

    Lốp được sử dụng để kiểm tra hiệu suất lái xe. Bề mặt đất phẳng cải thiện hiệu suất chạy. Không có nỉ kim loại nào được sử dụng trên bề mặt của lốp thử nghiệm này.

Mặt khác, trong bài kiểm tra độ bền, các cảm biến được gắn vào lốp để tìm hiểu điều gì xảy ra với lốp khi chạy đường dài trên cát và mức độ hư hỏng xảy ra ở bộ phận nào, chúng tôi sẽ kiểm tra những thông tin đầu vào nhận được và. điều gì xảy ra với lốp xe.

  • Vào cua trong quá trình kiểm tra độ bền

    Vào cua trong quá trình kiểm tra độ bền

Thật ấn tượng khi chứng kiến ​​những chiếc lốp mặt trăng ép vào vết hằn do lốp cao su của xe để lại. Đại diện Bridgestone cho biết: “Khu vực tiếp xúc rất quan trọng và chúng tôi đặc biệt chú ý đến nó để nó không bị cong vênh trên cát”. Chỉ có một loại lốp được đưa ra báo chí cho cả bài kiểm tra hiệu suất lái xe và kiểm tra hiệu suất độ bền, nhưng người ta nói rằng nhiều loại lốp khác nhau đang được xác minh về chiều rộng, đường kính ngoài, độ cứng khi ép và trong tương lai. lên kế hoạch tiến hành các bài kiểm tra như đứng trên mặt đất và leo dốc.

Với lốp xe trên mặt đất, ``chúng tôi quá phụ thuộc vào không khí và cao su.''

Lốp chạy trên mặt trăng. Tôi rất mong được thấy điều đó thành hiện thực, nhưng chương trình Artemis hiện đang được lên kế hoạch vận hành một xe thám hiểm điều áp có người lái vào năm 2031. Chúng ta không thể chạy nó ở giai đoạn sơ bộ sao?

Masaki Ota của Bridgestone cho biết, ``Chúng tôi muốn mở rộng khả năng đó. Loại xe được yêu thích nhất là xe có người lái (máy thám hiểm điều áp), nhưng chúng tôi muốn tận dụng các cơ hội như xe tự hành không người lái trong các dự án trước đó.'' Sau khi việc xây dựng căn cứ có người lái trên mặt trăng bắt đầu và các nhiệm vụ như tìm kiếm, sử dụng nước và tài nguyên bắt đầu một cách thường xuyên, sẽ cần đến lốp xe để hỗ trợ khả năng di chuyển chứ không chỉ xe tự hành điều áp.

  • Ông Masaki Ota, Giám đốc Chiến lược nhu cầu ban đầu toàn cầu của Bridgestone/Bộ phận xúc tiến kinh doanh di động mới

    Ông Masaki Ota, Giám đốc Chiến lược nhu cầu ban đầu toàn cầu của Bridgestone/Bộ phận xúc tiến kinh doanh di động mới

Vì lý do này, cần phải lặp lại thử nghiệm. Tuy nhiên, có vẻ như việc tìm kiếm địa điểm thử nghiệm là một cuộc đấu tranh không ngừng trước khi đến Luna Terrace. Bridgestone và Toyota bắt đầu nghiên cứu xe thám hiểm mặt trăng có áp suất vào năm 2019. Ngay từ đầu, chúng tôi cần một nơi có thể thực hiện đánh giá (chạy thử nghiệm), nhưng rất khó tìm được nơi đó. Yumi cho biết: “Chúng tôi đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để tái tạo bề mặt đường và môi trường mà ô tô lái trên trái đất tại các khóa học thử nghiệm, nhưng chưa bao giờ người ta mong đợi rằng ô tô sẽ lái trên cát”.

``Chúng tôi được phép sử dụng một góc của sân đua xe mô tô và được sự chấp thuận, chúng tôi đã thử nghiệm nó trên bãi biển. Xe mô tô là môn thể thao mà bạn đạp xe vượt núi, vì vậy nó là đất chứ không phải cát và bờ biển thì không. Không có sẵn để sử dụng cá nhân. Nếu có người câu cá hoặc nếu trời mưa vào ngày hôm trước, rác sẽ bị cuốn trôi và tôi phải bắt đầu dọn dẹp. Tôi rất biết ơn vì tôi có thể chạy hết sức có thể trên Luna. Sân thượng.''

  • Keita Yumi, Giám đốc Nghiên cứu Lốp Bridgestone 1

    Keita Yumi, Giám đốc Nghiên cứu Lốp Bridgestone 1

Ông Yumi đã tham gia vào việc phát triển lốp cho tàu thám hiểm mặt trăng khoảng sáu tháng trước. Điều đáng ngạc nhiên nhất khi tham gia phát triển lốp xe mặt trăng là gì? Khi tôi hỏi anh ấy, anh ấy đã trả lời tôi như thế này:

“Bạn nghĩ lốp xe như một cục tròn màu đen làm bằng cao su chứa đầy không khí phải không? Càng làm việc với (lốp mặt trăng), tôi càng nhận ra rằng không khí và cao su cực kỳ mạnh mẽ. Cho dù bạn có bơm bao nhiêu không khí đi chăng nữa. bên trong, nó vẫn nặng. Mặc dù nhẹ nhưng chúng có thể chịu được trọng lượng của một chiếc ô tô. Tuy nhiên, lốp mặt trăng có cấu trúc kim loại phản hồi lại trọng lượng. Và cao su không dễ bị gãy ngay cả khi nó bị biến dạng nhiều. Tôi buộc phải nhận ra rằng mình đã được anh ấy chiều chuộng (haha).”

Mặc dù có những khó khăn trong việc sử dụng không khí hay cao su trên bề mặt Mặt trăng, việc phát triển lốp xe cho bề mặt Mặt trăng liên quan đến việc khám phá và niềm vui mở ra những biên giới mới. Ông Yumi và ông Ota nhấn mạnh: “Chúng tôi sẽ là những người đầu tiên trên thế giới lái tàu thám hiểm có người điều khiển bằng áp suất vào không gian”. Tôi muốn nó chạy xa nhất có thể trên mặt trăng, giống như quảng cáo nổi tiếng một thời "Hãy đi bất cứ đâu" (và tôi muốn nó đưa chúng ta lên tàu vào một ngày nào đó!)