Существуют ли мини-роботы, которые могут кататься, летать, плавать и погружаться и при этом быть одной машиной? Да, все это Shapeshifter - развивающая концепция транспортного средства для исследования коварных, далеких миров.
В пыльном робототехническом цехе Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, команда Shapeshifter тестирует трехмерный прототип этого необычного исследователя. Причудливое устройство, похожее на беспилотник, которое заключено в большое колесо и катится по двору, а затем распадается на две части. После разделения две половины поднимаются на маленьких пропеллерах, фактически становясь летающими дронами для воздушной разведки. Эти 3-D напечатанные части - только начало; команда представляет серию из 12 роботов, которые могут превратиться в плавательный зонд или устройство для исследования пещер.
Летающий робот-амфибия является частью исследовательской программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) на ранней стадии, которая предлагает несколько этапов финансирования концепций, помогая превратить идеи, звучащие как научная фантастика, в научные факты. Исследователь из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене Али Ага рассматривает Shapeshifter как миссию на спутник Сатурна Титан, единственный другой мир в Солнечной системе, о котором известно, что на его поверхности есть жидкость в виде метановых озер, рек и морей.
Миссия НАСА Кассини пролетела над Титаном более ста раз, нанося на карту топографию его поверхности для будущих миссий. То, что открыл Кассини, - это мир, удивительно похожий на Землю, но с ключевыми отличиями: холодные реки, озера и дожди Титана состоят из жидкого метана и этана. В туманной атмосфере спутника также могут скрываться пещеры или даже ледяные вулканы, извергающие аммиак или воду вместо магмы.
«У нас очень ограниченная информация о составе поверхности. Каменистая местность, метановые озера, криовулканы – об этом нам известно, но мы точно не уверены в их составе», - сказал Ага. «Поэтому мы подумали о том, как создать универсальную систему, способную перемещаться по различным типам местности, но также достаточно компактную для запуска на ракете».
Ага и его соавторы Shapeshifter, в том числе исследователи из Стэнфордского и Корнелльского университетов, придумали концепцию самоорганизующегося робота, сделанного из более мелких роботов, называемых «коботами». Коботы, каждый с небольшим винтом, сможет двигаться независимо друг от друга, чтобы летать по склонам, представляющим научный интерес. Они также могут уклоняться, образуя гирляндную цепь, чтобы поддерживать контакт с поверхностью. Или они могут превратиться в сферу, которая катится по плоским поверхностям и сохраняет энергию.
На данный момент Shapeshifter является полуавтономным, но его будущий дизайн будет зависеть от коботов, которые могут автоматически собираться без необходимости команд с Земли.
Окончательное видение Аги включает в себя спускаемый аппарат, такой как «Зонд Гюйгенс» Европейского космического агентства, который приземлился на Титане после того, как был запущен на парашюте космическим кораблем Кассини НАСА. Это «материнское устройство», как его называет Ага, послужило бы источником энергии для коботов и носило бы научные инструменты для глубокого анализа образцов. Но вместо того, чтобы оставаться на месте, оно будет переносным. Полет на Титане должен быть легче, так как атмосфера более плотная, а гравитация низкая. Ага подсчитал, что 10 коботов могут легко поднять посадочный аппарат размером с Гюйгенс (примерно 3 метра в ширину) и аккуратно перенести его в разные места.
«Часто бывает так, что некоторые из самых трудных мест для посещения являются наиболее интересными с научной точки зрения, потому что, возможно, они самые молодые, или они находятся в области, которая не была хорошо изучена с орбиты», - сказал Джейсон Хофгартнер, руководитель Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене для Shapeshifter.
«Замечательная универсальность Shapeshifter обеспечивает доступ ко всем этим научно привлекательным местам».
Источник: https://phys.org/news/2019-09-nasa-shapeshifting-robots-saturn-moons.html