Космос. Для тех, кто хочет все успеть - Анастасия Мартюшева

«Луноход‑2» – второй дистанционно управляемый самоходный аппарат. Он был разработан для фото- и видеосъемки, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером и прочих операций. Его доставила на Луну 15 января 1973 года автоматическая станция «Луна‑21». Аппарат обладал практически такими же техническими характеристиками, как и «Луноход‑1». Главным отличием «Лунохода‑2» от «Лунохода‑1» было наличие третьей телекамеры, установленной на уровне человеческих глаз, что позволяло роботу «смотреть» намного дальше. При посадке у лунохода повредилась система навигации, поэтому экипажу пришлось ориентироваться по Солнцу и звездам.

Этот аппарат проработал почти 5 месяцев, за которые он прошел по Луне 37 километров, передал на Землю 86 панорам и около 80 000 кадров телесъемки. В конце своей недолгой жизни «Луноход‑2» перегрелся и вышел из строя.

Марсоходы – первые исследователи Марса

Если луноходы были созданы для изучения Луны, то марсоходы, соответственно, придумали для исследования Марса. В 2004 году на поверхность Красной планеты запустили аппараты-близнецы: марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити». Это не первые в мире роботы на Марсе. Их целью было определить, была ли все-таки когда-нибудь на Марсе вода или нет.

Технические характеристики марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити»

• Масса – 185 кг

• Длина – 1,6 м

• Ширина – 2,3 м

• Высота – 1,5 м

• Максимальная скорость 50 мм в секунду

• Рабочая температура – от –40 °C до +40 °C

Они представляют собой шестиколесную установку, каждое колесо которой имеет свой собственный электродвигатель. Для разворота марсоход поворачивает передние и задние колеса на нужный угол, как бы разворачиваясь на месте. Телекамеры машины удалены друг от друга примерно на расстояние человеческих глаз. Они делают качественные снимки с разрешением 1024х1024 пикселя.

Оборудование марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити»

• Бур

• Две телекамеры

• Микроскоп

• Два спектрометра

• Манипулятор

• Навигационная система

• Панорамная камера

• Миниатюрный спектрометр теплового излучения

• Спектрометр альфа-излучения

• Антенна для передачи данных на Землю

Эти марсоходы «научены» брать образцы грунта, анализировать их и отсылать данные на Землю. А еще в них есть электронагреватели, которые поддерживают температуру, необходимую для работы робота. Для работы при супернизких температурах в системе марсохода предусмотрены радиоизотопные нагреватели. Как и луноходы, марсоходы питаются от солнечной батареи. Она же заряжает литиево-ионный аккумулятор, который снабжает марсоход энергией в ночное время. Аппаратурой, установленной на марсоходах, управляет бортовой компьютер.

Автопортрет марсохода Curiosity

Изначально создатели марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» рассчитывали, что они проработают около 90 дней, на чем их миссия по поиску следов воды на Марсе завершится. Однако у роботов был «собственный взгляд» на продолжительность своей карьеры, и проработали они гораздо дольше. «Спирит» служил землянам дольше шести лет, после чего связь с ним была утеряна. Марсоход «Оппортьюнити» в последний раз выходил на связь в июне 2018 года, после чего район, где он находился, накрыла песчаная буря. Американское агентство космических исследований (НАСА) прекратило попытки связаться с ним.

Curiosity («Кьюриосити») – девятнадцатый марсианский аппарат НАСА. Это марсоход нового поколения, который в несколько раз превосходит по размеру и массе аппараты «Спирит» и «Оппортьюнити». Этот марсоход – настоящая передвижная лаборатория! «Кьюриосити» запустили на Марс 26 ноября 2011 года, а 6 августа 2012 года марсоход мягко сел на поверхность Красной планеты. С августа 2012 года по январь 2017 года эта машина прошла по Марсу 15,26 км.

Марсоход Curiosity оснащен «рукой» в 1,8 метра, схожей по строению с человеческой кистью руки. На «руке» установлены мини-бур и лопатка, при помощи которой робот собирает образцы, чтобы подробно их исследовать.

Роботы-аватары: машины как люди

Космические инженеры в будущем планируют запускать в космос аватары – роботов, частично или полностью копирующих человеческое тело. Эти человекоподобные машины способны в точности повторять движения человека. Это происходит так: человек надевает специальный костюм со встроенными датчиками, который передает сигнал роботу. Как результат – робот реагирует на движения рук, ног, головы и даже пальцев человека в костюме.

Идея с запуском в космос аватара вместо живого человека хороша по нескольким причинам:

• это упростит конструкцию кораблей, которые будут доставлять аватаров в космос. Ведь роботу не нужны системы жизнеобеспечения!

• Робота не нужно забирать обратно с Луны, а значит, корабль строится с учетом полета в один конец;

• робот может трудиться в более суровых условиях, чем человек;

• костюм, управляющий роботом, может надеть любой сотрудник научной группы. Например, сначала его наденет ученый, чтобы собрать образцы грунта, затем – инженер, чтобы починить деталь робота, вышедшую из строя.

Однако даже у столь совершенного робота есть существенный минус – длительная задержка в сигнале, который «летит» от костюма к роботу и от видеокамеры робота на Землю. Если для Луны эта задержка составит около 3 секунд, то для Марса она будет значительно дольше. А это сильно усложнит управление роботом-аватаром. Поэтому для начала использование таких машин будут практиковать на небольших расстояниях: на Луне или космических станциях.

Один из роботов-аватаров, разработанный совместно NASA и General Motors, – Robonaut («Робонавт»). Это человекоподобный робот, созданный для помощи астронавтам на МКС в их повседневной работе как внутри, так и снаружи станции. Первые модели (R 1A и R 1B) были спроектированы еще в 1996 году.

Robonaut‑2 («Робонавт‑2») – робот-аватар NASA

Более современная модель – «Робонавт‑2» (R 2). Этот робот представлял собой безногую человекоподобную фигуру с позолоченной головой и белым торсом. Однако 18 апреля 2014 года ему сделали подарок! В рамках полета SpaceX CRS‑3 Американское космическое агентство отправило на МКС ноги робонавта. Вместе с ними его рост составил 2,7 метра.

На руках робонавта по пять пальцев с суставами, которые по строению напоминают человеческие. Машина умеет писать, захватывать и складывать предметы, поднимать и держать тяжести, например, гирю весом 9 кг. В шлем R 2 вмонтированы четыре видеокамеры, благодаря которым робот не только ориентируется в пространстве, но и транслирует сигналы на мониторы диспетчеров. Кроме того, в шлеме есть инфракрасная камера. Общее число датчиков и сенсоров на «теле» робота – более 350. В его «животе» находится вычислительный центр, состоящий из 38 процессоров Power PC.

Масса Robonaut 2 составляет 150 кг, а рост – 1 м. На его спине размещается рюкзак с системой электроснабжения. «Робонавт‑2» отправился на МКС 24 февраля 2011 года на борту шаттла «Дискавери» STS‑133. Робот-аватар будет работать в модуле «Дестини» на постоянной основе.

Стоит отметить, что на МКС уже есть один