Fabricante de memoria

EL DESAFÍO

La electrónica tradicional no funciona muy bien en Venus y la memoria es uno de los retos más grandes. Tu desafío es desarrollar un mecanismo que pueda llevar a cabo aquellas tareas que con normalidad se realizan gracias a la electrónica en el contexto de la exploración espacial.

Bases

Con sus nubes de ácido sulfúrico, temperaturas superiores a 450 ° C y 92 veces la presión atomosférica de la Tierra, Venus es uno de los entornos planetarios más hostiles del sistema solar. ¡Las misiones anteriores solo han sobrevivido horas! Pero un autómata (o robot mecánico rover) podría resolver este problema. Al utilizar aleaciones de alta temperatura, el rover sobreviviría durante meses, permitiéndole recopilar y devolver valiosos datos científicos a largo plazo desde la superficie de Venus. Para obtener más información sobre el autómata móvil, consultá este enlace: https://www.nasa.gov/feature/automaton-rover-for-extreme-environments-aree/

Solo hay unos pocos tipos de componentes electrónicos que funcionan en la temperatura elevada de Venus: aquellos basados ​​en carburo de silicio y nitruro de galio. Desafortunadamente, el estado de la técnica para estos sistemas es de unos pocos cientos de transistores (básicamente la potencia de procesamiento de una calculadora alimentada por energía solar), por lo que están muy limitados en lo que pueden hacer y consumen mucha energía.

Como tal, tu desafío es desarrollar un enfoque mecánico para operar un rover en Venus. Hay dos desafíos secundarios en este desafío:

  1. Un dispositivo mecánico que almacene y registre datos: para el almacenamiento de datos a largo plazo, considerá un sistema que almacenará información mecánicamente. ¡Tal vez parezca una serie de interruptores eléctricos, que se encienden o apagan mecánicamente, o un registro regrabable de estilo fonógrafo, o una pantalla de alfiler, ¡o algo más que inventes VOS de forma creativa!
  2. Un dispositivo mecánico que invierta la potencia de entrada: para hacer una copia de seguridad de un móvil de corriente con un motor eléctrico, simplemente se invierte la carga de voltaje y el motor funciona hacia atrás. Sin embargo, cuando se usa energía mecánica, el sistema para proporcionar una marcha atrás se vuelve un poco más complejo. Considerá una solución que permita la inversión utilizando potencia mecánica, pero que utilice un enfoque elegante y simple con un recuento de piezas más pequeño.

Consideraciones previas

1. Para el Dispositivo de almacenamiento de memoria, podés (pero no es obligatorio) considerar los siguientes parámetros en tu solución:

  • Memoria: un sistema ideal puede almacenar 1 MB de datos digitales (activar/desactivar).
  • Tamaño: un sistema ideal cabe en una caja de 25 cm por 100 cm por 100 cm.
  • Masa: un sistema de memoria ideal es de menos de 25 kg, incluido el embalaje.
  • Electrónica: se pueden incluir algunos componentes eléctricos simples, como cables, resistencias e inductores, si son beneficiosos (ya que aunque la mayoría de los electrónicos no funcionan, la electricidad funciona bien en Venus). Si se utilizan componentes electrónicos, podés considerar una diferencia de voltaje máxima a través de los cables de 18 V o menos, y una corriente máxima de 600 mA (en otras palabras, esencialmente puede ser accionada por una batería de 2x 9V).
  • Entrada de señal: podés considerar la fuente de voltaje anterior, un movimiento lineal de 1 N sobre 1 cm o un movimiento giratorio con un par de 0.1 N-m (las entradas son su elección).
  • Salida de señal: podés considerar una salida eléctrica utilizando la fuente de voltaje anterior, o un movimiento lineal de 0.25 N, o un movimiento giratorio con un par de torsión de 0.05 N-m (elegí la salida que funcione mejor para tu sistema).

Otros enfoques son aceptables para la entrada y salida de señal, si se explican en el diseño. También podés optar por utilizar una combinación de energía mecánica y eléctrica. La señal para leer, escribir y borrar la memoria puede ser mecánica, eléctrica o ambas.

2. Para el dispositivo de entrada de potencia de inversión, podés (pero no es obligatorio) considerar los siguientes parámetros en tu solución:

  • Diseñá un inversor mecánico que invierta la dirección de potencia mecánica y considerá lo siguiente:
    • El eje de entrada ideal puede girar a hasta 10 RPM, con un par de hasta 4000 N-m
    • Cuando se proporciona una señal, el eje de salida ideal debe cambiar de dirección.
    • La señal será una fuerza mecánica de 50N con un desplazamiento de 3 cm (ver sub-desafío anterior).
    • Un recuento bajo de piezas y evitar la fricción de deslizamiento lineal sería clave.
    • Tamaño y masa: el sistema ideal estaría contenido dentro de un cubo de 300 cm y pesaría menos de 50 kg.
  • Entradas: El eje de entrada ideal opera a velocidades de 0.5 a 10 RPM, con un torque entre 1000 a 4000 N-m (si es menor a 1000 N-m, el sistema no necesita moverse).
    • La entrada de señal es un pasador deslizante lineal, con una fuerza de 50 N y un desplazamiento lineal de 3 cm.
  • Salidas: el eje de salida ideal gira en la misma dirección que la entrada o, si la señal está activada, gira en la dirección inversa.
  • Electrónica: se pueden incluir algunos componentes eléctricos simples, incluidos cables, resistencias e inductores, si son beneficiosos.
  • Entradas eléctricas opcionales: Se pueden usar hasta dos cables para entradas de voltaje. La diferencia de voltaje máxima a través de los cables debe ser de 18 V o menos, y una corriente máxima de 600 mA (es decir, esencialmente puede ser accionada por una batería de 2x 9V).
  • Eficiencia: el sistema ideal tiene una eficiencia superior al 85% (es decir, si se ingresan 4000 N-m de torque, se transmitirá el torque de salida de al menos 3400 N-m).

Recursos de ejemplo

Traducción: Lucía Perabó, Corina Manchado, Paulo Madronero. Fuente: https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/planets-near-and-far/memory-maker/details