Ученые создали новую модель космических роботов, способных катиться и прыгать по местности с микрогравитацией и при этом производить ценные научные исследования.
Кометы и астероиды в настоящий момент находятся на границе научных знаний о Солнечной системе. Эти космические захватчики несут в себе не только строительные блоки, из которых состоят планеты, но и химические компоненты, формирующие жизнь на Земле. Однако, отправка к ним роботизированных миссий, учитывая условия микрогравитации, очень затруднена.
Это ярко продемонстрировала европейская Розетта в прошлом году, когда отправленный к комете 67Р/Чурюмова-Герасименко посадочный модуль Филы успешно «приземлился» на поверхность кометы. Однако крошечному зонду гарпунной системы при этом не удалось зацепиться за поверхность, и он отскочил обратно в космос. Фила в итоге упал на комету, подпрыгнул, а затем уже приземлился в менее подходящем месте.
Проблема комет подобных 67Р в очень низкой по сравнению с земной величине гравитационного поля. Любой толчок может стать причиной катастрофы для любого обычного космического робота. Например, колесные марсоходы, применяемые на Марсе, будут бесполезны на поверхности кометы. Небольшой поворот колес может дать им достаточно ускорения и инерции, чтобы оторваться от поверхности и перевернуться. В случае с модулем Фила даже ударопрочные опоры недостаточно надежны.
Для решения данной проблемы ученые НАСА из Лаборатории Реактивного Движения (ЛРД, Пасадина, Калифорния) объединились с исследователями из Стэнфордского университета (Стэнфорд, Калифорния) и Массачусетского Технологического института в Кембридже, чтобы создать робота, максимально приспособленного к условиям микрогравитации.
«Еж-это иной тип робота, который может прыгать и кувыркаться по поверхности вместо качения с помощью колес»,- сказала Исса Неснас, руководитель исследовательской группы ЛРД в вышедшем пресс-релизе НАСА. «По форме он напоминает куб и может работать вне зависимости от стороны, на которую приземлился».
В настоящий момент существует два прототипа Ежа. Это простой куб и вторая модель, покрытая «ножами», которые выступают в качестве ног, а также могут быть использованы в как зонды для изъятия проб пыльного грунта комет и астероидов.
Внутри обеих моделей применяется система из 3 маховиков, которые могут раскручиваться и замедляться, передавая кинетический момент и преобразуя его в движение. Это позволяет роботу прыгать, кувыркаться и поворачиваться. Поскольку система не имеет понятия «верх», неважно какой стороной Еж приземлился. Попали в яму? Нет проблем! Инженеры уже продумали запасной маневр, прозванный ими «торнадо». Еж в данном случае начинает крутиться на месте, что вырывает его из плена ямы или песчаной ловушки.
«Управляя торможением маховиков, вы можете регулировать угол прыжка Ежа. Идея состояла в тестировании двух систем торможения для определения их преимуществ и недостатков»,- рассказал Марко Павон, руководитель Стэнфордской группы.
«Геометрическая форма Ежа с шипами оказывает серьезное влияние на траекторию его прыжков. Мы провели серию экспериментов и обнаружили, что форма куба является оптимальной с точки зрения «прыжковой производительности». Кубическая форма проще в изготовлении и транспортировке внутри космического корабля», - поделился Бенжамин Хокман, ведущий инженер проектов в Стэнфорде.
На сегодняшний день с обоими прототипами проведены десятки авиарейсов с траекторией в форме параболы для имитации микрогравитационного поля. И результаты таких полетов впечатляют.
Еще много работы ждет впереди, нужно сделать Ежа автономным, что позволит передавать инструкции с Земли и роботу исполнять их аналогично марсоходам на Марсе.
Но как же восхитительно наблюдать за роботом, который применяет совершенно иной подход в исследовании низкогравитационных сред, оставляя системы с большей гравитацией для изучения традиционными марсоходами и посадочными модулями.