Nije se jednom dogodilo da privatne svemirske kompanije i svemirske agencije ulože milijune u projekt svemirske sonde, da bi ona nakon slijetanja pala na bok, iskrenula se ili na neki sličan način sletjela u krivoj orijentaciji, pa samim time ugrozila ili potpuno uništila svemirsku misiju. Međutim, znanstvenici sa Sveučilišta u Michiganu došli su do značajnog otkrića u području geometrije koje bi moglo riješiti te probleme.

Inspirirani nedavnim incidentima s prevrtanjem lunarnih sondi pri slijetanju, poput japanskog SLIM-a koji je sletio "na nos" i dvaju landera tvrtke Intuitive Machines koji su se prevrnuli na bok, istraživači su identificirali "idealnu točku" u dizajnu nogu letjelice, koja osigurava njezinu stabilnost čak i na neravnim i kosim terenima kakvi prevladavaju na Mjesecu.

Monostabilna geometrija

Ovo otkriće temelji se na principu poznatom kao "monostabilna geometrija". Riječ je o obliku tetraedra koji omogućava objektu da se, čak i ako je nagnut ili je pri kontaktu s tlom došlo do kakvog poremećaja i gubitka ravnoteže, prirodno vrati u svoj jedini stabilan, uspravan položaj. To se ispravljanje događa zahvaljujući samo vlastitoj geometriji i gravitaciji. Ključna prednost ovog pristupa je njegova pasivnost – za stabilizaciju mu nisu potrebni dodatni senzori, napajanje ili složeni softverski algoritmi, čime se smanjuje rizik od kvara i pojednostavljuje cijela misija.

Istraživački tim otkrio je da se ključ stabilnosti krije u specifičnom odnosu između kuta pod kojim se noge šire od tijela sonde i njihove duljine u odnosu na centar mase letjelice. Pronalaskom optimalne ravnoteže navedenih parametara, moguće je stvoriti inherentno stabilan dizajn. Njihovi modeli pokazuju da je za određene konfiguracije optimalan kut širenja nogu oko 40 stupnjeva.

Tri stoljeća skrivena tajna

Istraživači su ovo otkriće opisali kao "zgodan mali komadić geometrije koji nam se skrivao pred očima puna tri stoljeća". Svoja matematička načela, izvedena pomoću pojednostavljenih 2D modela, potvrdili su izradom i testiranjem 3D ispisanih fizičkih monostabilnh modela. Testni modeli uspješno su demonstrirali kako se letjelica s optimiziranom geometrijom sama ispravlja nakon što je gurnuta u nestabilan položaj.

Primjena ovog geometrijskog principa mogla bi eliminirati jedan od ključnih razloga neuspjeha u planetarnim istraživanjima. Metodom kojom landeri ostaju uspravni nakon slijetanja znanstvenici bi mogli osigurati funkcionalnost njihovih solarnih panela, antena i znanstvenih instrumenata, čime bi se uvelike povećala vjerojatnost uspješnog izvršenja misije i, posljedično, prikupljanja znanstvenih podataka. Rad koji opisuje geometriju monostabilnog tetraedra dostupan je na servisu ArXiv.