Научные эксперименты. За ответами в космос - Александр Яровитчук

И, наконец, материал от тепла становится более мягким. Яркий пример – резина. Ученые подобрали состав, позволяющий свойствам меняться при температуре человеческого тела. Пена с эффектом памяти стала использоваться в матрасах и подушках, самолетах, автомобилях и мотоциклах, спортивном оборудовании, в аттракционах, седлах для лошадей, мишенях для стрельбы из лука, мебели, а также в медицинских протезах.

Космонавтика – это не только ракеты, станции и космические корабли. Немалый вклад в историю техники внесли планетоходы.

Все началось с луноходов. Для передвижения по поверхности малоизученного небесного тела нужно было много чего предусмотреть. Первый спор – что лучше, гусеницы или колеса. Собственно, именно поэтому в СССР решение поручили институту, создававшему тракторы и танки. В США этим вопросом занималось несколько организаций, в том числе и аналог советского института. Ответом стали новые типы ходовых частей, которые совмещали плюсы и компенсировали минусы колес и гусениц, а также предлагали совершенно новые возможности. В частности, были разработаны колесно-шагающие движители. В США был опытный образец под названием «Го-девиль», где продольные рычаги подвески, на которой установлены колеса, могли поворачиваться на 360°. То есть аппарат мог поднять любое колесо, закинуть его на препятствие и сделать шаг, похожий на паучий. При этом «Го-девиль» при движении по обычному типу рельефа ничем не отличался от обычной машины с высокой подвеской.

Другой вариант движителя – «Пади-вагон», использующий трехкатковые колеса. То есть сразу три колеса соединены между собой и могут провернуться и заменить друг друга. Такой вездеход способен двигаться за счет вращения колес и за счет проворачивания катка. Еще одна разработка – четырехколесное шасси из двух секций. Каждая секция может переноситься поочередно в режиме шагания по воздуху и двигать опытный вездеход.

Французский планетоход имел гусеницы, но перед ними была пара колес. Рама крепления могла сгибаться и деформироваться. Благодаря этому гусеница могла повторять форму рельефа и огибать большие камни. Колеса были закреплены так, что могли подниматься и забрасываться на возвышения. Так двигаются черви.

Немецкий аппарат «Система МФ‐3» также был гусеничным, но не с двумя, а с четырьмя гусеницами, что позволяло планетоходу быть гораздо подвижнее. Американские инженеры дополнили эту систему оригинальным петлевым движителем при разработке собственного планетохода. Эластичная лента двойной кривизны с помощью двух колес натягивается в виде петли, нижняя часть контактирует с грунтом, а верхняя – с колесами. Такая система предотвращает расклинивание, так как никакой камушек не может попасть в верхнюю часть и помешать вращению колес.

Луноход Pack Mule мог использовать манипулятор, если бы колеса завязли. Рука, на которую можно было опереться, позволяла преодолевать препятствия. Еще один советский безымянный вариант предполагал движение колес вперед и назад вдоль корпуса планетохода.

Был разработан марсоход, который перемещался благодаря раме из нескольких секций – поднимались не колеса, а часть корпуса. Тело аппарата, словно змея, могло втягиваться и растягиваться. Эта идея нравилась еще тем, что марсоход можно было просто и компактно сложить и поместить внутрь станции и ракеты-носителя.

Примеры конструкций марсоходов

Однако ни один из перечисленных вариантов так и не побывал на поверхности небесного тела. Но многие идеи конструкторов удалось применить в роботизированных системах, например тех, что используются для обезвреживания опасных для жизни устройств. В частности, «Система МФ‐3» и СТР‐1 расчищали кровлю третьего блока Чернобыльской АЭС в 1986 году.

Большое распространение получили сделанные на их основе роботы-пылесосы. Некоторые модели переняли и систему управления самого первого марсохода, севшего на планету в рамках миссии «Марс‐3». Он использовал не колеса и не гусеницы, а лыжи, которые поднимались, перемещались вперед, опускались. Затем поднимался корпус и перемещался. Привод был похож на систему из первых паровозов. Так потихоньку марсоход шагал. Он был маленький, размером со сковородку, и в 1971 году не имел никакого компьютера. Управлять им с Земли с расстояния более 150 миллионов километров было невозможно, поэтому инженеры сделали очень простую автоматическую систему. В передней части марсохода имелось два штырька – своеобразные усики. Когда аппарат шел вперед и натыкался на препятствие, например камень, штырьки складывались. Препятствие слева – складывался левый ус, блокировалась правая лыжа, а левая поворачивала конструкцию вправо. Соответственно, так же срабатывала система в противоположном случае. Штырек сжимался с правой стороны, а марсоход двигался влево. Если два усика поджимались, движитель начинал вращаться назад. Примерно так же ориентируются в темноте тараканы и точно так же – роботы-пылесосы.

Марсоход

Главной задачей марсохода во время миссии «Марс‐3» было выяснить, насколько тверд грунт Красной планеты. Застывшая вулканическая порода достаточно устойчива и суха, но с множеством мелких и крупных камней. Гусеницы в таких условиях неэффективны. Последующие американские марсоходы двигались на колесах. Многие идеи были взяты у советских луноходов, но в конструкциях марсоходов появилось и много новшеств. Начнем с особенностей самого колеса: для предотвращения буксования лунохода в песке на обод прикреплялись грунтозацепы – небольшие выпирающие пластины, расположенные под углом примерно 20°. Они распределяли массу по лунному песку и не давали тому расползтись в разные стороны. При этом главная задача исходит из названия – зацепиться за грунт в случае пробуксовки. Некоторые из вариантов расположения грунтозацепов в дальнейшем стали использоваться в рисунках на протекторах шин. Особое расположение выступов и борозд повышает сцепление с асфальтом и уменьшает скольжение на мокрой и грязной дороге.

В случае с работающим луноходом шин не было. Колесо поменять на Луне некому, а острых камней предостаточно. Роль шин выполняла мелкая стальная сетка с квадратной ячеистой структурой. Она была достаточно упругой, прогибалась в случае нагрузки или попадания камушка, но оставалась жесткой, чтобы сохранять изначальную форму. В процессе разработки колеса инженеры предлагали усилить систему спиралевидными лентами, идущими от оси колеса к металлической шине, или арочными ленточными пружинами, обтягивающими обод или стягивающими две части колеса бандажом. Из-за увеличения массы от этих идей отказались. Зато начались разработки колес, которые не нужно надувать и которые невозможно проколоть. Сейчас они набирают популярность, особенно как запасные или в тех случаях, когда остановки на маршруте движения невозможны. Хотя у таких колес есть минус – на высокую скорость или экономию топлива рассчитывать с ними не стоит.

Медицина

Для космических полетов нужны были новые знания в области медицины. На примерах летчиков уже было известно, что высота, ускорение и пониженное давление влияют на организм человека негативно, но не катастрофически. Однако ракеты-носители поднимаются значительно выше и разгоняются сильнее.

Первыми, кто это прочувствовал, были