Развитие робототехники сильно повлияло на процесс освоения космоса. Первый робот, использованный в космосе, – это советский «Луноход-1», появившийся на поверхности Луны в 1970 году. За год ему удалось произвести физико-механический анализ грунта в 500 точках, а также химический анализ грунта в 25 точках. За прошедшие годы робототехника не стояла на месте, поэтому роботы, отправляющиеся в космос сегодня, сильно отличаются от своих предшественников. Итак, мы представляем вам топ-10 современных роботов, предназначенных для работы в космосе.
Андронавт
Российскими учеными создан первый робот-помощник для работы на Международной космической станции. Рост робота составляет 1 м 90 см, его строение подобно человеческому. Андронавт управляется оператором дистанционно, поэтому космонавт, одетый в специальный экзоскелет, сможет управлять роботом, находясь на большом расстоянии от него. Робот сможет оказывать помощь космонавтам, например, подавать им инструменты, а также отвечать на вопросы космонавтов при помощи интернета. Заместитель начальника научного управления Центра подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина Игорь Сохин утверждает : «Появление робота-помощника на МКС, с одной стороны, разгрузит деятельность космонавта, а с другой - может усложнить систему, так как между «профессиональной средой» и космонавтом появится новый участник - робот-помощник. Поэтому в этой области очень важны и необходимы дополнительные эргономические исследования, которые позволят получить дополнительные знания в области изучения системы взаимодействия робота и человека».
Марсоход ExoMars
Европейское космическое агентство (ESA) планирует в 2018 году отправить на Марс свой собственный марсоход. В 2013 году Exomars прошел испытания в чилийской пустыне Атакама, где уровень радиации гораздо выше обычного. Марсоход отличают небольшие размеры, его основная задача – добыча образцов грунта на глубине не более двух метров ниже уровня марсианской почвы. Марсоход будет передвигаться со скоростью 100 метров в день.
SuperBall
Главной отличительной чертой робота SuperBall является то, что форма шара позволяет ему совершать легкую посадку на поверхность другой планеты. Надо отметить, что элементы экзоскелета имеют жесткую фактуру, а сам эзоскелет упругий, что смягчает приземление робота. Ученые собираются направить робота на спутник Сатурна Титан, где он будет сброшен с высоты 100 км.
Istruct Demonstrator
Немецкий научно-исследовательский центр искусственного интеллекта (DFKI) в университете Бремена создал робота-обезьяну, который будет работать в космосе. Робот учится передвигаться по ландшафту Луны, смоделированному в DFKI. В отличие от роботов, использующих для передвижения колёса, робот-обезьяна более приспособлен к передвижению по холмистому ландшафту Луны.
Робот-космонавт Kirobo
В августе 2013 года на орбиту Земли вышел японский робот-космонавт Kirobo. Название робота происходит от японского слова «kibo», которое переводится как «надежда», и, соответственно, слова «robo». Основная цель данного робота состоит в облегчении социализации людей, находящихся на орбите. Робот скрашивает время космонавтам, находящимся в экспедициях, беседами, а также фотографирует объекты, интересующие космонавтов.
Cassini
Начавшаяся в 11 лет назад экспедиция робота Cassini, исследующего ледяную поверхность ледяного спутника Сатурна Энцелад, заканчивается в этом году. За прошедшие годы Cassini многократно пролетел сквозь шлейфы Энцелада, зафиксировав молекулы водорода, что, в свою очередь, позволило ученым выдвинуть гипотезы о наличии органической жизни в океане данной планеты. В будущем НАСА планирует направить на Энцелад посадочные модули с буровыми установками, что позволить провести более качественный анализ океана этой планеты.
Робот-ремонтник Джастин
Робот-андроид Джастин создан в Институте Робототехники и Механотроники, который является частью немецкого Космического Центра. Основной целью нахождения робота Джастина на орбите является дозаправка и ремонт спутников. На голове андроида находятся две видеокамеры, способные создавать стереоскопические изображения, что создает ощущение глубины у управляющего им космонавта. Обратную связь с космонавтом обеспечивается посредством датчиков усиления и вращающего момента, установленных на руках и пальцах робота.
SpiderFab
Американские ученые при поддержке NASA заняты создание паукообразных роботов, которые будут заниматься обустройством инфраструктуры на орбите. Если ранее за пределы Земли отправлялись уже готовые аппараты, то, благодаря роботам SpiderFab, конструкции будут создаваться в открытом космосе. При этом на орбиту будет доставляться углеволокно, из которого будут создаваться новые космические станции. Собирать несущие конструкции этих станций робот SpiderFab будет, используя собственную космическую «паутину». Робот плетет конструкции из углеводородной нити со скоростью 5 сантиметров в минуту. Запуск SpiderFab планируется в 2020-х годах.
RASSOR
Робот RASSOR, чьё название расшифровывается как Regolith Advanced Surface Systems Operatons Robot, разработан в космическом центре Кеннеди. Цель робота – упрощение перевозки топлива для ракет во время космических перелетов. Сегодня топливные отсеки отсоединяются после использования, притом, что сами эти отсеки стоят серьёзных денег. В свою очередь, RASSOR должен будет добывать воду, кислород и компоненты ракетного топлива на поверхности других планет.
S3
Швейцарская компания Swiss Space Systems разрабатывает робота-самолёт, который сможет запускать спутники на орбиту Земли. Благодаря системе запуска S3 расходы на доставку спутников уменьшаться в четыре раза. Ракетный робот-ракета будет подниматься авианосцем на высоту около 10 километров, затем взлетит на высоту порядка 80 километров, используя жидкий кислород и керосиновый двигатель. Использование S3 планируется начать в 2020-м году.
April 17th, 2015
1970 - Впервые робот в космосе
Первый луноход — советский "Луноход-1″, предназначенный для проведения комплекса научных исследований на поверхности Луны, был доставлен на Луну космическим аппаратом "Луна-17″ и проработал на ее поверхности почти год (с 17.11.1970 по 04.10.1971).
"Если говорить точнее, то наш лунный робот, управляемый радиокомандами с Земли, "крутил колесами" по лунной пыли в Море Дождей 301 сутки 6 часов 37 минут, прекратив исследования ближайшего к нам небесного тела в силу выработки ресурсов изотопного источника теплоты, — рассказывал ведущий конструктор "Лунохода-1" Ю. Дэльвин. — Представьте себе: на Луне аппарат был окружен космическим вакуумом, его "жалили" жесткие космические излучения, то есть радиация была такая же, как внутри атомного реактора, если не хуже. Да еще перепад температур, на освещенном Солнцем борту "трактора" плюс 150 по Цельсию, а на противоположном — минус 130! И при всем этом внутри герметичного корпуса для нормального функционирования научного оборудования за счет циркулирующего газа, подогреваемого все тем же изотопным источником, поддерживались "комнатная" температура, влажность и давление".
1976 - Рука робота впервые была применена в космических зондах Viking 1 и 2
25 лет назад "рука" робота-манипулятора зонда Viking взяла с поверхности образцы грунта и поместила их в чашки Петри с капельками питательной жидкости, помеченной изотопом радиоактивного углерода. Идея эксперимента состояла в том, что если в образце есть какие-то живые организмы, то они вступят в реакцию с питательным раствором и радиоактивный углерод выделится в виде газа. И газ выделялся. Однако специалисты интерпретировали тогда эту реакцию иначе: выделение газообразного углерода они объяснили химической реакцией с такими активными компонентами марсианского грунта как пероксиды. Они не обратили внимания на периодические изменения в количестве выделяемого газа, и период их был равен 24,66 часам - длине марсианского дня. Миллер считает, что, если бы в реакции участвовали пероксиды, то они бы быстро разложились, и никаких флуктуаций в выделении газа не было бы. А на самом деле они продолжались в течение 9 недель.
Тем не менее, на 100% в существовании жизни на Марсе Миллер все-таки не уверен, но считает, что эта вероятность превышает 90%.
2003 - Робот отправился на Марс
С космодрома на мысе Канаверал 10 июня 2003 года в 13:58 по местному времени стартовала ракета, которая доставила на Марс аппарат Spirit - первый из двух шестиколесных американских роботов-марсоходов, MER-1 (Mars Exploration Rover) стоимостью более $300 млн. Ранее старт ракеты неоднократно откладывался из-за плохой погоды. Первоначально планировалось запустить первый марсоход еще 22 мая, потом запуск был перенесён на 8 июня.
4 января 2004 года марсоход Spirit спустился на поверхность Марса. Через три недели - 25 января - Красной планеты коснулся его "близнец" под названием Opportunity.
Имена Дух и Возможность они получили от Софии Коллис - русской девочки из сибирского детского дома, удочерённой американской семьёй из города Скоттсдэйл в штате Аризона. София победила в конкурсе на лучшее название для этих роботов.
В 2004 году Spirit обнаружил на Марсе следы воды, а позднее - признаки среды, где могла бы зародиться микробиологическая жизнь. Opportunity, в свою очередь, нашёл доказательства того, что довольно большие районы Красной планеты были когда-то покрыты водой.
В мае 2009 робот Spirit попал в песчаную бурю, застрял в песках. С начала 2010 года из шести колес у него вращались только четыре - и то сильно пробуксовывали, а в марте 2010 году связь с ним была окончательно потеряна. Однако Opportunity продолжает путешествие по Марсу. Интересно, что последние года он едет задом наперёд - так инженеры хотят добиться равномерного износа его ходовой части.
В конце 2015 года Opportunity превысит запланированный срок работы в 44 раза.
Сейчас марсоход продолжает путь к Марафонской долине Марса, где Mars Reconnaissance Orbiter заметил наличие большого количества глинистых минералов.
В марте 2015 марсоход Opportunity прошёл олимпийскую марафонскую дистанцию - 42 километра 195 метров.Таким образом, марсоход Opportunity побил рекорд по пройденному расстоянию среди внеземных роверов.
Да и не предполагалось, что Opportunity будет отъезжать от места посадки (это случилось в 2004 году) более чем на один километр. Робот оказался очень любопытным.
Предыдущий рекорд принадлежал советскому "Луноходу-2", совершившему посадку на Луне в далёком 1973 году. Пройденное им расстояние оценивается в 39 километров. Причём для прохождения этой дистанции аппарату потребовалось менее пяти месяцев.
2011 - Первый робот-гуманоид в космосе
В ходе серии тестов находящийся на борту МКС американский человекоподобный робот Robonaut пожал руку американскому астронавту, командиру экипажа станции Дэниелу Бербэнку. Кроме того, андроид на языке жестов просигналил фразу Hello, world.
http://www.youtube.com/watch?v=grieVTdxsNI
http://www.youtube.com/watch?t=69&v=glLX_sKTU2I
2012 - Российские исследователи разработали и построили телеуправляемого человекоподобного робота, называемого SAR-400
К сожалению, как и его американский прототип, SAR-400 тоже не имеет ножек. Однако он может быть установлен на манипуляторе МКС и избавить астронавтов и космонавтов станции от выходов в открытый космос. Оператор SAR-400надевает шлем-дисплей, куртку и перчатки, которые точно передают движения оператора непосредственно к голове, рукам и ногам робота. Тем не менее, российские разработчики SAR-400 считают, что самое главное в этом роботе - перчатки. Перчатки должны будут передавать осязательные ощущения от от робота оператору. Правильно, чтобы техническая система стала более управляемой, необходимо ввести в неё обратную связь. Это означает, что космонавт сможет работать инструментами более аккуратно, так как он сможет "чувствовать" объект в своих руках. В случае чрезвычайной ситуации, когда рука робота оказывается сильно зажатой, это давление передается на кисть человека-оператора. И тут главное, чтобы кисть руки оператора осталась в целости и сохранности.
Российское космическое агентство тестирует робота в макете космической станции Мир. Удалённое управление роботом уже настолько точное, что робот может играть в шахматы, т.е., аккуратно передвигать фигуры на шахматной доске. Однако, нужно ещё многие и многие тесты, чтобы добиться полной управляемости роботом. Оператор должен чувствовать, что он находится в "теле" робота, (т.е., в шлеме-дисплее, куртке и перчатках) как в своём собственном теле.
Есть ещё физический предел скорости распространения информации в виде электромагнитных сигналов - это 300 000 км/c.Поэтому, телеуправляемый робот будет прекрасно работать на небольших расстояниях. А на расстояниях, например от Земли до Марса, задержка управляющих сигналов и сигналов обратной связи будет достигать 1,5 секунды. Тут уж робот должен обладать достаточным уровнем искусственного интеллекта, и что-то сделать заранее, чтобы рука оператора осталась в целости и сохранности.
http://www.youtube.com/watch?v=Um1YZj1gzU4
2012 - Космический робот ALIA ISS обучается для работы на борту космической станции.
Благодаря финансированию в 3.8 миллионам евро немецким Космическим Центром, человекоподобный робот ALIA ISS, созданный в университете г. Бремена, Германия, готовится для работы в космосе.
В течение 4-х лет в рамках проекта с названием BesMan (расшифровывается как "сценарии поведения для мобильной манипуляции") исследователи будут разрабатывать программное обеспечение, необходимое для управления дистанционными роботами в космосе. Скорее всего, робот будет подражать человеческим движениям туловища, рук и ног. Робот уже получил новую пару пятипалых рук, которые оказались значительно лучшими, чем безпалые руки, (которые могли только поднимать предметы, не требующие захвата пальцами).
Задача AILA ISS в том, чтобы использовать в космосе инструменты, а так же управлять пультом управления. Хотя робот будет удалённо управляться оператором с Земли по каналу телевизионной связи, он должен чувствовать изменения в окружающей среде, и действовать автономно, если возникнет такая необходимость. Но исследователи уже думают о новом программном обеспечении, которое будет управлять роботами разнообразных форм - от человекоподобных роботов, до роботов-многоножек. Последних планируется использовать для сборки электростанции на солнечных батареях перед тем, как отправить на Луну астронавтов.
Чтобы робот воспроизводил человеческие движения, исследователь в лаборатории выполняет действие, которое затем моделируется на компьютере. Программное обеспечение разбивает движение на части, которые (при помощи телесигнала) посылаются в космос.
2013 - "Надежда" в космосе: первые слова робота
Компания Dentsu Inc. создала двух гуманоидных роботов, которые разрабатываются в рамках проекта KIBO: робот Kirobo и Mirata. Kirobo основной астронавт, а другой робот-дублёр на Земле под названием Mirata следила за любыми проблемами или неисправностями, с которыми Kirobo мог столкнуться во время своей миссии в космосе.
Робот Kirobo был отправлен на борту грузового космического корабля Kounotori HTV4 4 августа 2013 года с космодрома японского Космического центра Танэгасима (Tanegashima Space Center), 10 августа прибыл на Международную космическую станцию (МКС). И провел в общей сложности восемнадцать месяцев в качестве первого в мире эксперимента беседы в космическом пространстве между роботом и человеком - астронавтом Коичи Ваката из JAXA, а также провёл исследования для будущего, в котором люди и роботы будут сосуществовать.
10 февраля Надежда благополучно вернулся на Землю на борту грузового корабля CRS-5 Dragon SpaceX, который приводнился в Тихом океане у берегов Калифорнии, а затем вернулся в Японию12 марта. Первые слова Kirobo после возвращения домой были: "С высоты Земля казалась большим синим светодиодом".
В подведении итогов сессии сотрудничества научно-исследовательского центра передовых наук и технологий Университета Токио, ROBO GARAGE Co., Ltd., Toyota Motor Corporation, и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) 2015 года , состоявшейся в Национальном музее развивающейся науки и инноваций в Токио, участники проекта дали краткий отчёт и показали видео деятельности робота на борту МКС.
http://www.youtube.com/watch?v=xqShesZ3v-g
Эрика Огава (Erika Ogawa), вице-президент Guinness World Records Ltd, представила две записи Kirobo для Книги рекордов Гиннесса:
- "Kirobo(Япония) - первый робот в космосе, который прибыл на Международную космическую станцию 10 августа 2013"
- "Наибольшая высота, на которой робот смог пребывать и вести разговор, была 414,2 км над уровнем моря на Международной космической станции 7 декабря 2013 года"
Первая фраза, которую сказал Kirobo, была на японском и при переводе звучала примерно так: "В этот день в 2013 году робот прошёл маленький шаг в яркое будущее, которое ждёт всех нас”.
http://www.youtube.com/watch?t=109&v=AGuurLH_JCU
2013- Робот Джастин ремонтирует станци
Робот Джастин (Justin) очень ловкий и умелый человекоподобный робот, который может справиться со сложной для человекоподобных роботов задачей: приготовить кофе. А теперь его учат ремонтировать спутники.
Джастин был разработан в Институте Робототехники и Механотроники, части немецкого Космического Центра в Германии. Робот выпускается в нескольких конфигурациях, включая одну с колесами. У космической версии есть голова, туловище и руки, но нет ни колёс, ни ног, потому что он будет стационарно смонтирован на космическом корабле или спутнике.
Задача состоит в том, чтобы использовать Джастина для ремонта или дозаправки спутников. Его создатели говорят, что было бы идеально, если бы робот работал автономно. Чтобы заменить модуль или дозаправиться, например, астронавт просто нажал бы кнопку, и робот сделал бы всё остальное самостоятельно.
Но это - в долгосрочной перспективе. Пока что исследователи полагаются на другой подход: удалённо управляемый робот. Оператор управляет роботом с Земли, используя установленный на голове перед глазами дисплей и своего рода "экзоскелет" кисти руки. Таким способом оператор видит то, что видит робот, и чувствует те же усилия, которые испытывает робот, манипулируя инструментами.
На голове Джастина установлены две видеокамеры, используемые для создания стереоскопического изображения. Благодаря этому оператор может получить ощущение глубины, управляя своими руками. Руки и пальцы робота оборудованы датчиками усилия и вращающего момента, чтобы обеспечить оператору обратную связь. В результате оператор чувствует, трудно ли роботу, например, открутить винт, с которым он сейчас возится.
12 апреля весь мир отметил День авиации и космонавтики - памятную дату, посвященную первому полету человека в космос. Это особенный день - день триумфа науки и всех тех, кто сегодня трудится в космической отрасли. Однако не стоит забывать, что технический прогресс проникает во все отрасли нашей деятельности, в том числе и в космос. Представляем вам некоторых роботов, которым мы обязаны многими открытиями, связанными с космосом.
Полет, длившийся всего 108 минут, стал мощным прорывом в освоении космоса. Имя Юрия Гагарина стало широко известно в мире, а сам первый космонавт досрочно получил звание майора и звание Героя Советского Союза.
Вступив в 21 век, мы видим поразительные успехи космической техники - вокруг Земли обращаются десятки тысяч спутников, космические аппараты совершили посадку на Луну, привезя оттуда образцы грунта. Впоследствии на Марс и Венеру опускались автоматические зонды, несколько космических аппаратов покинули пределы Солнечной Системы и несут на себе послания Внеземным Цивилизациям. И это только начало.
Розетта
Розетта - космический аппарат, предназначенный для исследования кометы. Разработан и изготовлен Европейским космическим агентством в сотрудничестве с NASA. Космический аппарат запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова - Герасименко. Состоит из двух частей: собственно зонда «Розетта» и спускаемого аппарата «Филы».
Название зонда происходит от знаменитого Розеттского камня - каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один - иероглифами, другой - демотическим письмом), а третий написан на древнегреческом языке. Сравнивая тексты Розеттского камня, учёные смогли расшифровать древнеегипетские иероглифы; с помощью космического аппарата «Розетта» ученые надеются узнать, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.
Кассини-Гюйгенс
Кассини-Гюйгенс - автоматический космический аппарат, созданный совместно НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством. Кассини-Гюйгенс предназначен для исследования планеты Сатурн, колец и спутников. Аппарат состоит из орбитальной станции - искусственного спутника Сатурна Кассини и спускаемого аппарата с автоматической станцией Гюйгенс, предназначенной для посадки на Титан.
Кассини-Гюйгенс был запущен 15 октября 1997 года. 1 июля 2004 года после торможения вышел на орбиту спутника Сатурна. Общие затраты на миссию превышают 3.26 млрд долларов США.
Мангальян
Мангальян - индийская автоматическая межпланетная станция, предназначенная для исследования Марса с орбиты искусственного спутника. Для Индии это первый запуск космического аппарата к Марсу и первый запуск космического аппарата к другой планете. Основная цель первой индийской миссии к Марсу - разработка технологий, необходимых для успешного осуществления следующих этапов полёта космического аппарата к Марсу. Научные цели - исследование поверхности (детали поверхности - кратеры, горы, долины и т. д., морфология, минералогия) и атмосферы Марса индийскими научными приборами.
Космический телескоп «Хаббл»
Это автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла. Телескоп «Хаббл» - совместный проект НАСА и Европейского космического агентства. Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь - в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7-10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
Первое упоминание концепции орбитального телескопа встречается в книге Германа Оберта «Ракета в межпланетном пространстве», изданной в 1923 году. В 1946 году американский астрофизик Лайман Спитцер опубликовал статью «Астрономические преимущества внеземной обсерватории».
За 15 лет работы на околоземной орбите «Хаббл» получил 1 млн изображений 22 тыс. небесных объектов - звёзд, туманностей, галактик, планет. Поток данных, которые он ежемесячно генерирует в процессе наблюдений, составляет около 480 ГБ. Общий их объём, накопленный за всё время работы телескопа, составляет примерно 50 терабайт. Более 3900 астрономов получили возможность использовать его для наблюдений, опубликовано около 4000 статей в научных журналах.
Хаябуса-2
«Хаябуса-2» - автоматическая межпланетная станция Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), предназначенная для доставки образцов грунта с астероида класса C.
Марсоход Curiosity
Марсоход третьего поколения представляет собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше. Запуск «Кьюриосити» к Марсу состоялся 26 ноября 2011 года, мягкая посадка на поверхность Марса - 6 августа 2012 года. Предполагаемый срок службы на Марсе - один марсианский год (686 земных суток).
Название «Кьюриосити» было выбрано в 2009 году среди вариантов, предложенных школьниками, путём голосования в сети Интернет. Среди других вариантов были Adventure («Приключение»),Amelia, Journey («Путешествие»), Perception («Восприятие»), Pursuit («Стремление»), Sunrise («Восход»), Vision («Видение»), Wonder («Чудо»).
400 человек обеспечивает работу Кьюриосити с Земли - 250 учёных и примерно 160 инженеров. «Кьюриосити» запрограммирован каждый год петь себе песню Happy Birthday.
Марс-экспресс
«Марс-экспресс» - автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства, предназначенная для изучения Марса. Космический аппарат состоял из орбитальной станции - искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией «Бигль-2».
2 июня 2003 «Марс-экспресс» стартовал на космодроме «Байконур» с помощью ракеты-носителя «Союз-ФГ» с разгонным блоком «Фрегат». Благодаря снимкам косморобота учёные смогли сконструировать и представить трёхмерные модели марсианских ландшафтов.
Робонавт-2
Робонавт-2 - робот, живущий на МКС. Он представляет собой безногую (до 2014 года) человекоподобную фигуру, голова которой выкрашена золотой краской, а торс - белой. На руках у робонавта по пять пальцев с суставами наподобие человеческих. Машина умеет писать, захватывать и складывать предметы, держать тяжёлые вещи, например, гантель весом 9 кг. Робот пока не имеет нижней половины тела.
В шлем R2 вмонтированы четыре видеокамеры, благодаря им робот не только ориентируется в пространстве, но и транслирует с них сигналы на мониторы диспетчеров. Также в шлеме находится и инфракрасная камера. Общее число датчиков и сенсоров - более 350. Дальнейшее развитие проекта «Робонавт» предусматривает высадку робота на поверхность Луны. С помощью него учёные будут удалённо «ходить» по поверхности, изучать лунный грунт, настраивать оборудования.
После того, как к роботу-гумоноиду подсоединили ноги в 2014 году, его общий рост составил 2.7 метров. Каждая нога робота имеет семь соединений.
Автоматическая межпланетная станция Dawn (рус. Рассвет) была запущена НАСА 27 сентября 2007 года для исследования астероида Весты и карликовой планеты Цереры. К Церере аппарат «Dawn» приблизился 6 марта 2015 года. «Он должен проработать на орбите Цереры до июля 2015 года.
Робот Декстр
Это второй робот на МКС. Декстр (также известный как «гибкий манипулятор специального назначения») - двурукий манипулятор, являющийся частью мобильной обслуживающей системы Канадарм2 на МКС. Его целью является расширение функциональности этой системы, позволяющей выполнять действия за бортом станции без необходимости выхода в открытый в космос.
Декстр является вкладом Канады в проект МКС. Название «Декстр» происходит не от имени главного героя одноименного сериала, а от английского слова dexterity - гибкость, ловкость, проворство. Также его часто называют «Canada hand» («Канадская рука»).
Марсоход «Оппортьюнити»
Это второй марсоход космического агентства НАСА (Curiosity - третий). Был выведен с помощью ракеты-носителя Дельта-2 7 июля 2003 года. На поверхность Марса опустился 25 января 2004 года тремя неделями позже первого марсохода Спирит. Основной задачей миссии было изучение осадочных пород, которые, как предполагалось, должны были образоваться в кратерах (Гусева, Эребус), где когда-то могло находиться озеро, море или целый океан.
В конце апреля 2010 года продолжительность миссии достигла 2246 сол, что сделало её самой длительной среди аппаратов, работавших на поверхности «красной планеты». На сегодняшний день Оппортьюнити продолжает эффективно функционировать, уже более чем в 40 раз превысив запланированный срок в 90 сол. За неоценимый вклад Оппортьюнити в изучение Марса, в его честь был назван астероид 39382.
Марс Одиссей
Это действующий орбитальный аппарат НАСА, исследующий Марс. Главная задача, стоящая перед аппаратом, заключается в изучении геологического строения планеты и поиске минералов. Аппарат был запущен 7 апреля 2001 года.
Станция «Юнона»
Автоматическая межпланетная станция НАСА Юнона была запущенна 5 августа 2011 года для исследования Юпитера. Целью миссии является выход аппарата на полярную орбиту искусственного спутника газового гиганта в 2016 году, изучение магнитного поля планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твёрдого ядра. Кроме того, аппарат должен заняться исследованием атмосферы планеты - определением содержания в ней воды и аммиака, а также построением карты ветров.
Находясь на орбите Юпитера, «Юнона» будет получать всего 4 % от того солнечного света, который аппарат мог бы получать на Земле, однако улучшения в технологии изготовления и эффективности панелей в течение последних десятилетий смогли позволить использовать солнечные панели приемлемых размеров на расстоянии в 5 а.е. от Солнца.
Вояджер-1
«Вояджер-1» - самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком. На 25 марта 2015 года «Вояджер-1» находился на расстоянии в 130,888 а. е. (19 580 млрд км, или 0.002056 св. года) от Солнца - расстояние, преодолеваемое лучом света за 18 часов и 8 минут.
«Вояджер-1» - автоматический зонд, исследующий Солнечную систему и её окрестности с 5 сентября 1977 года. В настоящее время находится в рабочем состоянии и выполняет дополнительную миссию по определению местонахождения границ Солнечной системы, включая пояс Койпера. Первоначальная миссия заключалась в исследовании Юпитера и Сатурна. «Вояджер-1» был первым зондом, который сделал детальные снимки спутников этих планет. На борту аппарата закреплена золотая пластина, где для предполагаемых инопланетян указано местонахождение Земли, а также записаны ряд изображений и звуков. В первой половине 2012 года аппарат вышел на границу межзвёздного пространства.
Новые горизонты
New Horizons - автоматическая межпланетная станция НАСА, предназначенная для изучения Плутона и его естественного спутника Харона. Запуск осуществлён 19 января 2006 года, с пролётом Юпитера в 2007 году (и ускорения в поле его тяготения) и Плутона в 2015 году. После пролёта мимо Плутона аппарат, возможно, изучит один из объектов пояса Койпера. Полная миссия «Новых горизонтов» рассчитана на 15-17 лет.
«Новые горизонты» покинул окрестности Земли с самой большой из всех космических аппаратов скоростью. В момент выключения двигателей она составила 16.26 км/с (относительно Земли). Полет от Земли до Луны занял у зонда 8 часов 35 минут и проходил со скоростью 58 тыс. км/ч, что является рекордной скоростью для аппарата, запущенного по направлению к Луне. Однако, следует учитывать, что скорость аппарата (в отличие от миссий, ориентированных на спутник Земли) не снижалась для выхода на окололунную орбиту.
Advanced Composition Explorer
Робот для самых жарких точек. Это аппарат, запущенный NASA в рамках программы исследования Солнца и космического пространства «Эксплорер» для изучения таких видов материи, как энергетические частицы солнечного ветра, межпланетная и межзвёздная среда, а также галактическая материя.
Он вполне мог бы здравствовать, стать генералом или даже маршалом. И, наверное, раскрыл бы многие тайны. А, может, и к лучшему, что они по-прежнему за плотной завесой. Ведь все таинственное, ставшее явью, перестает волновать и тревожить. А так – вспоминайте, что известно, обсуждайте. Интересно же, а временами – страшно интересно.
Жизнь Гагарина – взлет и трагедия. Он был избранником судьбы, но – не ее баловнем. Его сопровождало счастье, и тут же – несчастье. От бурного старта в карьере – до трагического финала жизни путь оказался совсем коротким...
Сначала претендентов на первый полет в космос были сотни. Потом остались десятки. Затем обозначился дуэт: уроженец Смоленщины – деревни Клушино Гжатского района Юрий Гагарин и Герман Титов, рожденный в селе Верх-Жилино Косихинского района Алтайского края. Поговаривали, что выбор был за Хрущевым. Но Никита Сергеевич пожал плечами – мол, подходит и Гагарин, и Титов. Биографии обоих и их данные были и впрямь безукоризненны.
Был еще один претендент на первый полет– ровесник Гагарина крымчанин Григорий Нелюбов. Он тоже запечатлелся в истории, но – мельком. А ведь мог стать главным героем космической истории...
Еще в начале апреля 1961 года имя первого космонавта было неизвестно. Как, впрочем, и точная дата полета. Но в Центре подготовки космонавтов спешили – согласно секретным данным, в США готовились запустить своего астронавта.
Это якобы должно было произойти до 20 апреля. Опоздать – означало проиграть начавшуюся космическую гонку. А потому главного конструктора С.П. Королева беспрестанно понукал нетерпеливый Хрущев. Сергей Павлович возражал: мол, не все готово, есть проблемы, космонавт может погибнуть и так далее. Однако все было напрасно – хозяин Кремля все решил, надлежало исполнять.
Невольно представил себе: а если бы не Хрущев правил в то время страной, а Сталин. Наши в космос, возможно, слетали бы не в 1961-м, а раньше. И не только наука двигала бы прогресс, а еще и властная сухая рука и негромкий голос с грузинским акцентом...
Ну да ладно. Хрущев тоже мог так приказать, что поджилки тряслись. Королев, сам крутой, вспыльчивый, «нахлебавшийся»: до войны был арестован, сидел в лагере, – не испугался, конечно, но подчинился. Однако на всякий случай приказал приготовить три варианта сообщения. Первое – триумфальное: советский человек впервые в космосе. Ура! – и прочие славословия. Второе – о неполадках в механизме корабля-спутника и его экстренном приземлении. Там же – обращение к правительствам других стран с просьбой оказать содействие в поисках и спасении космонавта. Третье сообщение – скорбное: героически погиб при исполнении...
Все три варианта были отправлены на радио, телевидение и в ТАСС. 12 апреля 1961 года, в день запуска космического корабля, надлежало вскрыть тот конверт, на который укажут из Кремля. Оставшиеся бумаги подлежали немедленному уничтожению.
После команды «На старт!» Гагарин с улыбкой произнес фразу, ставшую знаменитой: «Поехали!» И корабль «Восток» с ревом взмыл в небо. Знал ли космонавт, что не вся система отлажена? Бог весть. Но, конечно же, понимал, что сильно рискует.
Долго вдаваться в технические подробности нет резона, однако...
Сразу после старта прервалась связь с «Востоком».
По свидетельству Владимира Ярополова, участвовавшего в подготовке космического корабля и находившегося в Центре управления полетом, «у Королева было шоковое состояние, у него начали дергаться мускулы на лице, голос срывался, он страшно переживал из-за отсутствия связи: с Гагариным за эти несколько минут могло произойти все, что угодно.
Потом связь восстановилась, Юрий Алексеевич передал, что его корабль вышел на орбиту».
Космические стратеги хотя и предусматривали многое, но толком не представляли, как «там» поведет себя человек. А потому даже допускали, что от волнения и наплыва невероятных впечатлений он может... сойти с ума. Если бы космонавт повел себя неадекватно, начал нести всякую чушь, его связь с землей автоматически блокировалась. И – дальнейшие действия становились бы невозможными.
Мог ли в этом случае такой космонавт вернуться на землю? Вопрос можно поставить иначе: нужен ли был душевнобольной космонавт, завершивший полет? Ведь его надо было являть советскому народу, всей планете. И относительный космический успех мог обернуться всемирным скандалом...
Гагарин пробыл в космосе 108 минут, выполнив один оборот вокруг Земли. На орбите он провел простейшие эксперименты, их зафиксировал. Поел, попил. Свои ощущения и наблюдения записал на бортовой магнитофон. И приземлился – не без серьезных проблем.
Забавно, что Гагарин не дождался вертолета, который должен был его забрать с места посадки, а уехал на попутном грузовике. Экипаж вертолета Ми-4 натерпелся страха – летчики увидели приземлившийся аппарат, но рядом никого не было. Ситуацию прояснили местные жители – умчался, мол, тот парень, кого вы ищете.
27-летний старший лейтенант – впрочем, он тут же по приказу министра обороны маршала Родиона Малиновского стал майором –превратился в героя, в том числе Героя Советского Союза, любимца страны. Его приняли сразу – искренне, от души.
Гагарин располагал к себе и добродушием, и обаятельной улыбкой. Конечно, он был смельчаком. Первым шагнул в неизвестность, пошел по непроторенному пути. А потом зашагал по красной ковровой дорожке к славе.
Сразу после приземления космонавт отправил депешу в Кремль: «Прошу доложить партии и правительству и лично Никите Сергеевичу Хрущеву, что приземление прошло нормально, чувствую себя хорошо, травм и ушибов не имею». Глава государства ответил. Вскоре они встретились, крепко обнялись. Было видно, что впечатлительный и сентиментальный Хрущев питает к Гагарину отцовские чувства.
Тем, кто не видел, как ликовала Москва в апреле шестьдесят первого, представить это невозможно. Кортеж, который пронесся из Внукова до Кремля, был осыпан цветами. Многих новорожденных мальчиков родители называли в честь Гагарина – Юрием. На всех углах только и говорили о космонавте, космосе и что мы утерли нос этим выскочкам американцам. Тогда вообще шло негласное соревнование во всем: науке, вооружении, спорте, – с Соединенными Штатами. Хрущев обещал «догнать и перегнать американцев «по производству мяса и молока на душу населения». И уже готовил главный сюрприз – коммунизм, который грядет через двадцать лет...
Даже в полете Гагарина Хрущев усмотрел «новое торжество ленинских идей, подтверждение правильности марксистско-ленинского учения». И – «новый взлет нашей страны в ее поступательном движении вперед, к коммунизму».
Первая пресс-конференция покорителя Вселенной началась с вопроса, не выходец ли он из знаменитого рода князей Гагариных. От такого родства Юрий Алексеевич с улыбкой отказался. Потом Александр Твардовский отразил это в стихах: «Нет, не родня российской громкой знати / При княжеской фамилии своей, / Родился ты в простой крестьянской хате / И, может, не слыхал про тех князей. / Фамилия – ни в честь она, ни в почесть, / И при любой обычная судьба. / Подрос в семье, отбегал хлеботочец, / А там и время на свои хлеба...»
На Красной площади состоялся митинг. Было море знамен, транспарантов и царило всеобщее ликование. Говорил Гагарин, выступал Хрущев. Он говорил не только о космосе, но и вспоминал историю, замечательный путь, который прошла Страна Советов, прежде чем приступить к покорению Вселенной. Люди, имевшие к этому отношение, были осыпаны почестями и наградами. Среди них был, разумеется, и первый секретарь – в июне 1961 года Хрущеву вручили Золотую Звезду Героя Социалистического Труда – уже третью.
Удача одного – неудача другого. Иногда серьезная, порой – относительная. Герман Титов, хоть в этом никогда публично и не признавался, затаил обиду. Впрочем, космонавт № 2 получил свою, и немалую, долю славы. А вот Григорию Нелюбову не досталось ничего, кроме разочарования. Случился конфликт с военным патрулем. Историю быстро замяли, но с условием, что Нелюбов извинится перед начальником патруля. Однако летчик, известный гордец, отказался. Тогда зловредная бумага полетела наверх, к начальству.
Однако еще оставался шанс исправить положение. С тем же условием – склонить голову, повиниться. Но Нелюбов снова отказался. И его карьера космонавта свалилась в пике. Он был направлен в строевой полк на Дальний Восток. А вскоре оборвалась и жизнь – в июне 1966 года несостоявшийся космонавт попал под колеса поезда. Случайно или бросился на рельсы сам – неизвестно. Капитану Нелюбову было всего 32 года...
На его надгробном памятнике на берегу Тихого океана в приморском поселке Кремово – фрагмент из стихотворения поэтессы Екатерины Зеленской:
Так сложилась судьба, так решили:
Без него за пределы земли,
Утопая в заоблачной шири,
С Байконура ушли корабли...
Через месяц после полета Гагарин отправился в свое первое зарубежное турне с «Миссией мира».
Он посетил Чехословакию, Финляндию, Англию, Болгарию и Египет. Потом его путь лежал в Польшу, на Кубу, в Бразилию, Канаду, Исландию, Венгрию, Индию, Цейлон (ныне Шри-Ланка), Афганистан. Это было лишь начало большого кругосветного путешествия. Повсюду Гагарина встречали с величайшим почетом. Его чествовали, награждали, приблизиться к нему, заглянуть в глаза почиталось за счастье. От рукопожатий болели руки, от поцелуев пылало лицо.
За обедом у Елизаветы Второй Гагарин растерялся: не знал, как пользоваться хитрыми столовыми приборами, стал накладывать салат столовой ложкой. И, пряча конфуз, сказал: «Давайте есть по-русски». На что последовал ответ королевы: «Господа, давайте будем есть по-гагарински». И тоже зачерпнула салат столовой ложкой, а когда допили чай, вслед за Гагариным выловила ломтик лимона из чашки и съела...
В 1966 году Гагарин возглавил отряд космонавтов. Но он хотел летать. В июне того же года приступил к тренировкам по программе «Союз» и был назначен дублером Владимира Комарова. В день старта 23 апреля 1967 года Гагарин потребовал, чтобы его тоже облачили в скафандр. Он с тоской смотрел, как тает в облаках корабль Комарова.
Увы, тот полет закончился трагедией. Смерть словно постучалась в окно Гагарину. Ведь на «Союзе» мог полететь он. Во всяком случае, главный конструктор обсуждал с ним этот вопрос. Но Королева не стало, и вместо Гагарина в космос отправился Комаров. На свою беду...
В последние годы Гагарин стал мрачным, замкнутым, ходил с поднятым воротником, чтобы оставаться неузнанным. Избегал любопытных взглядов, сторонился журналистов, которые спрашивали об одном и том же. Устал, ощущал тревогу? Или чувствовал надвигавшуюся беду?
Так и неясно, почему погиб Гагарин, выполняя тренировочный полет на самолете МиГ-15УТИ с полковником Владимиром Серегиным 27 марта 1968 года. Отчет об авиакатастрофе составил 29 томов и был засекречен.
Потом стали всплывать детали, варьироваться версии. Плодились многочисленные слухи и домыслы. Чтобы обелить одних, а других, наоборот, обвинить?
Старая сенсация до сих пор обновляется, меняет облик. Лишь портрет первого космонавта Юрия Гагарина остается неизменным: доброе, открытое лицо, лучистые глаза...
«Если бы он не погиб, он совершил бы нечто еще более выдающееся, и не обязательно в области космонавтики, – сказал в одном из интервью автор книги о Гагарине в серии ЖЗЛ Лев Данилкин. – Все к этому шло. Потеря Гагарина вдвойне трагична, потому что при всем, что он совершил, – это несостоявшаяся ключевая фигура российской истории. Доживи он до 1985 года, например, когда история надломилась, мы бы, может, прошли эту развилку совсем по-другому...
Он был хорошим дипломатом. И сама жизнь наверняка его бы вытолкнула из узкой космической специализации в политику. Я много с кем говорил на эту тему, и довольно часто люди, его знавшие, свидетельствуют: он мог бы стать тем, кем стал в 1985 году Горбачев...»
Представим? Вообразим?
Валерий Бурт
В статье рассматриваются основные механизмы и узлы космических роботов. Проводится анализ конструкций. Исследуются перспективы их использования для изучения небесных тел.
Карпов Артем Владимирович
ГАОУ СПО СО «Уральский политехнический колледж»
Секция естественных и инженерных наук.
«Космические роботы. Перспективы использования для изучения небесных тел».
На протяжении веков человечество мечтало преодолеть земное притяжение и вырваться на космические просторы. Исследования космического пространства, планет и их спутников - одна из глобальных задач, решаемых современными наукой и техникой. Развитие практической космонавтики расширило возможности для этих исследований. Качество и достоверность информации возрастают, если она получена с помощью контактных методов посадочными космическими устройствами. В течение длительного времени такую информацию поставляли первые космические роботы - посадочные автоматические подвижные лаборатории для исследования Луны – созданные в СССР дистанционно управляемые самоходные аппараты серии «Луноход», и лунные вездеходы (lunarrovingvehicle, сокр.LRV) серии «Аполлон», построенные в США. Планетоходы явились важнейшим этапом в создании космических роботов. Опыт их создания и эксплуатации на Луне дал богатый материал по принципам проектирования, изготовления многих элементов конструкции и управления. На сегодняшний день известными примерами существующих и разрабатываемых космических роботов являются манипуляторы «Декстр» («Dexter» или SPDM), «Канадарм» (и «Канадарм 2»), ERA («European Robotic Arm»), система бортовых манипуляторов «Аист» для ПКА «Буран», роботMini AERomote для МКС, манипуляторы на японской и на китайской МКС.
Человечество и дальше будет расширять сферу своей деятельности в космосе и все больше осваивать его. Многие специалисты рассматривают различные направления этой деятельности: посылку автоматических станций и экспедиций с людьми к различным планетам, их спутникам и другим космическим телам, создание поселений (в первую очередь на Луне) и создание искусственных спутников и планет с базами для жизнедеятельности человека. Недавно возникло новое направление – групповое применение мини- и микророботов на орбите, открывающее принципиально новые возможности по использованию околоземного пространства. Новой задачей является также использование ядерных энергоустановок на отечественных космических кораблях, что, разумеется, невозможно без применения робототехники.
Космическая робототехника расширяет возможности для создания принципиально новых типов космических аппаратов, работающих в пилотируемом и беспилотных режимах, что позволяет расширить их функциональные возможности, повысить безопасность, надежность и долговечность работы, обеспечить сохранность устройств, уменьшить эксплуатационные расходы.
Разновидностей космических роботов довольно много, но их многообразие можно свести к нескольким основным системам: манипуляторы, роботы для сервисного обслуживания космической техники и планетоходы (rover), т.е. транспортные устройства повышенной проходимости. Несмотря на индивидуальность этих видов космических аппаратов, решение многих конструкторских и технологических задач носит общий характер.
Прежде всего это интеллектуальная система управления, которая должна обладать способностями к упорядочению данных и знаний с выделением существенных параметров, к обучению на основе позитивных и негативных примеров, к адаптации в соответствии с изменением множества фактов и знаний и т.д. Важными свойствами системы управления является возможность генерировать последовательность действий, а также подстраивать свое поведение под изменяющиеся условия окружающей среды для достижения поставленных целей. Особое внимание должно уделяться вопросам позиционирования и навигации роботов, в том числе с использованием систем технического зрения (СТЗ), проблемам построения 3D-моделей, в том числе, с использованием моделей виртуальной реальности.
Тип движителя, который определяет способ передвижения по поверхности – гусеничный, колесный, шагающий или колесно-шагающий. Они отличаются по энергозатратам, по сложности конструкции движителя, по сложности управления «походкой», по кинематике. У каждого типа движителя имеются свои особенности, преимущества и недостатки. Поверхностные свойства грунта, пониженная (повышенная) гравитация накладывают особые требования на характеристики движителя, а конструкции движителя и подвески должны обеспечить в этих условиях хорошую проходимость.
Характерным для конструкции узлов является применение легких сплавов, ажурность конструкции, оптимальность форм узлов, позволяющая весь материал конструкции включить в силовую схему нагружения.
Сложной проблемой является обеспечение работы узлов трения в условиях вакуума и атмосфере планет. Пути ее решения различны: применение уплотнений и создание микроклимата в замкнутых объемах, использование различных покрытий и смазок, создание специальных конструкционных материалов и др.
Непростой задачей является управление движением. Большая задержка распространения радиосигнала практически исключает управление в реальном времени, поэтому космические роботы должны уметь принимать решения на месте, т.е. обладать свойствами интеллектуального робота.
Космический опыт может оказаться полезным при решении многих земных проблем. Печальные события в Чернобыле в 1986г. вызвали необходимость срочного создания беспилотных дистанционно управляемых транспортных роботов. Такие роботы были созданы на базе имеющегося опыта разработки и испытаний «Лунохода-1». Они были использованы для расчистки и дезактивации помещений и кровли третьего энергоблока ЧАЭС в зоне высокой радиации.
Краткая оценка современного состояния научно-технической проблемы, рассматриваемой в данной работе, показывает, что впереди долгий путь, и мы находимся лишь в самом его начале. Основными направлениями развития космической робототехники на ближайшую перспективу является решение многообразных конструкторских, технологических и организационных задач, возникающих в ходе космических исследований, по результатам которых и должны быть сформулированы требования к перспективным робототехническим системам космического назначения.
Космическая робототехника - одно из самых перспективных направлений развития современной космонавтики. Возникнув на стыке пилотируемой и беспилотной космонавтики, она быстро сформировалась в самостоятельное направление, переживающее в настоящее время бурное развитие.
Робототехнической системой космического назначения является любой робот (или их совокупность), объединяющий в себе интеллектуальную подсистему управления, подсистему сенсоров, исполнительные органы, подсистему связи и телекоммуникаций. Основным назначением такого робота (или их совокупности) является автоматизация работ при функционировании орбитальных станций, космических аппаратов и их группировок в космическом пространстве, а также применение научно-исследовательских комплексов на поверхности Луны и планет Солнечной системы.
Космическая робототехника существенно расширяет функциональные возможности беспилотных космических аппаратов, доводя их практически до уровня пилотируемых кораблей. В пилотируемой же космонавтике робототехника позволяет существенно помочь космонавтам при работах, например, в открытом космосе, а также полностью освободить их от работы в условиях интенсивных ионизирующих излучений.
В целом космическая робототехника открывает новые горизонты не только для развития традиционных средств космонавтики, но и для создания принципиально новых типов космических аппаратов, совмещающих достоинства пилотируемых и беспилотных аппаратов. Особенно актуально это будет при исследовании других небесных тел.
Космическая робототехника уже сегодня позволяет резко повысить эффективность космических полетов, снизить расходы на их эксплуатацию, существенно расширить их функциональные возможности, на порядок увеличить ресурс и надежность, повысить безопасность космонавтов.
К основным робототехническим системам космического назначения относятся манипуляторы, планетоходы, устройства для работы внутри и снаружи космических кораблей (их обслуживание, регламентные и ремонтные работы) и другие.
Ниже приведены примеры роботов, использовавшихся и используемых в космических исследованиях.
Система бортовых манипуляторов (СБМ) "Аист" предназначена для выполнения операций на орбите с многотонными грузами: выгрузка доставленного груза, стыковка его с орбитальной станцией, захват свободно летящего в космосе объекта и погрузка его с последующим возвращением на Землю. СБМ была разработана в ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (г. Санкт-Петербург) для использования на МТКК "Буран".
В состав СБМ входят два манипулятора, представляющие собой многозвенные механизмы с электромеханическими приводами, система управления с бортовой ЭВМ и программным управлением, подсистемы телевидения, освещения, телеметрии и другие, обеспечивающие контроль за работой системы.
Для отработки СБМ в ЦНИИ робототехники и технической кибернетики создан уникальный комплексный испытательный стенд, позволяющий имитировать невесомость в земных условиях.
В условиях реального космического полета СБМ "Аист" не использовалась.
Все планетоходы представляют собой автоматизированные самоходные комплексы, предназначенные для исследований на поверхности планет и других небесных тел. Различаются составом бортового оборудования, системами управления и связи, а также местом их использования (до настоящего времени - Луна или Марс, в перспективе - на поверхности любого небесного тела, за исключением звезд).
В период с 1970 года до 2007 года на поверхность Луны и Марса были доставлены и функционировали там следующие планетоходы:
"Луноход-1" (1970 г.) и "Луноход-2" (1973 г.) - автоматизированные комплексы, созданные специалистами НПО им. С. А. Лавочкина при участии ВНИИТРАНСМАШ. Успешно функционировали в течение нескольких месяцев на поверхности Луны, доказав тем самым саму возможность создания подобных образцов техники.
Марсоход "Суинджер" (1997 г.) - разработан и изготовлен кооперацией предприятий США под руководством Лаборатории реактивного движения по заказу NАSА. В течение трех месяцев работал на поверхности Марса.
Марсоходы "Спирит" и "Оппортунити" - разработаны и изготовлены кооперацией предприятий США под руководством Лаборатории реактивного движения по заказу NАSА. Работают на поверхности Марса уже более трех лет.
В самое ближайшее время прогнозируется создание и доставка на поверхность небесных тел планетоходов, созданных в России, США, Китае.
Шагающий адаптивный робот "Циркуль" предназначен для выполнения инспекций и других манипуляционных операций в труднодоступных технологических зонах: обслуживание и сборка космических станций, осмотр и ремонт трубопроводов и другого оборудования и т. д. Разработан в ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (г. Санкт-Петербург).
Первый принцип: унификация общих функциональных компо- нентов робототехники. В сво- ем предельном выражении этот принцип реализуется с помощью ориентированной на использо- вание в космических условиях системы модулей (информацион- но-измерительных, управляющих, связи, силовых – исполнительных (приводных) и энергопитания). Данный принцип обеспечива- ет практически неограниченную номенклатуру создаваемых на его основе технических систем, предельное повышение их техни- ческого уровня, сокращение сро- ков проектирования и облегчение технического обслуживания. До настоящего времени та- кой подход, основанный на идее декомпозиции проектируемых си- стем, является основным не толь- ко в робототехнике, но и в техни- ке в целом. Однако в тех случаях, когда прежде всего необходимо обеспечить предельно высокое качество конкретной создавае- мой системы по какому-нибудь общему критерию (в космической технике это часто минимум массы, габаритов, энергопотребления), необходимо переходить от деком- позиции к системному синтезу. В космической робототехнике пе- реход от модульного построения к такой системной оптимизации необходим при проектировании робототехнических систем дли- тельного специализированного применения типа упомянутого манипулятора для корабля Shuttle или планетохода . В робототехнике принцип мо- дульного построения был впер- вые предложен и реализован в ЦНИИ РТК и получил широ- кое распространение в рамках промышленной робототехники, минимизируя материально-тех- ническое обеспечение неограничен- но растущей номенклатуры про- мышленных роботов в целом. В рассматриваемом случае он мо- жет обеспечить такую минимиза- цию для номенклатуры роботов, требующихся на борту космиче- ТЕМА НОМЕРА Автоматизация авиакосмической отрасли Рис. 3. Космический манипулятор ROKVISS Рис. 4. Принципы построения космических робототехнических систем (РТС) 26 Информационные системы # 4/2011 Рациональное Управление Предприятием ского аппарата конкретного на- значения или для освоения луны. Второй принцип: реконфигу- рируемость робототехнических систем, то есть возможность соз- дания систем переменной структу- ры (состава). Возможность изменения соста- ва робототехнической системы, в том числе и непосредственно в ходе ее применения, позволяет суще- ственно расширить функциональ- ные возможности таких систем и их эффективность по сравнению с ис- пользованием неизбежно предель- но ограниченной их номенклатуры, особенно в космической технике. Основа принципа – также мо- дульное построение. Реализация его означает, например, поставку на борт вместо нескольких раз- личных роботов конкретного на- значения одного робота некоторой базовой комплектации и набора функциональных модулей к ней для возможности изменения состава системы и соответственно ее функ- ционального назначения, включая манипуляционные и локомоционные (транспортные) исполнительные си- стемы, сенсорику и их информаци- онное обеспечение в соответствии с очередной подлежащей выполне- нию операцией. Это позволит также осуществлять ремонт этих систем. Этот принцип открывает прин- ципиально новый этап в космиче- ской робототехнике. Третий принцип: оптимальное сочетание средств робототехники и человека при выполнении кон- кретных операций. Речь идет о специфическом именно для космо- навтики оптимальном взаимодей- ствии космонавта и техники, ко- торое определяется следующими обстоятельствами: сложными внешними условия- ми, включая вообще недопу- стимые для непосредственного присутствия человека; ограниченными возможностя- ми выполнения космонавтом отдельных операций, осо- бенно в открытом космосе (большие размеры и масса объектов манипулирования, вероятность непрогнозируе- мых внештатных ситуаций); повышенной ответственно- стью и важностью подлежащих выполнению операций; удаленностью от наземных центров управления. Для пилотируемых аппаратов необходимо обеспечить оптималь- ное распределение подлежащих выполнению операций между кос- монавтом и робототехникой, вклю- чая и возможность совместной ра- боты. При этом приоритет дается средствам робототехники при вы- полнении операций, которые они могут качественно выполнять. Од- нако эти процессы должны нахо- диться под оперативным контролем человека с возможностью их бло- кировки при возникновении каких- либо нештатных ситуаций. Таким образом, робототехника позволяет решить проблему “человеческого фактора” путем такого распреде- ления задач между человеком и тех- никой, когда человек максимально освобождается от выполнения пси- хологически напряженных и утоми- тельных и тем более опасных работ, сохраняя за собой только контроль за их выполнением. Остальные операции, которые на сегодня доступны только космо- навту, естественно, он и должен выполнять. Однако в этом случае для исключения влияния “челове- ческого фактора” в свою очередь должен быть осуществлен конт- роль со стороны автоматики за действиями человека путем уста- новления формализованных ра- мок для этих действий, чтобы исключить его неадекватные дей- ствия, в том числе с переходом к внешнему управлению из центра управления. Такое распределение функций между человеком и робототехникой должно быть дополнено програм- мой постоянного освоения робото- техникой выполняемых человеком операций (в режиме обучения). Четвертый принцип: комбини- рованное управление средствами робототехники: автоматическое и автоматизированное, от чело- века-оператора (в том числе и с Земли). Современный этап развития систем автоматического управле- ния – это освоение методов ис- кусственного интеллекта, имити- рующих основанные на знаниях алгоритмы формализуемого вер- бального (левополушарного) мыш- ления человека. Эти методы в полной мере ис- пользуются при управлении систе- мами космической робототехники при выполнении операций, для которых такое управление до- пустимо. Однако в силу большой неопределенности, в том числе внешних условий, для большого числа подлежащих выполнению операций, особенно сборочно- монтажных, настроечных, ремонт- ных и инспекционных, необходимо подключение неформализуемых интуитивных способностей чело- века. В настоящее время в этих случаях приходится переходить непосредственно к управлению от человека-оператора. Для возмож- ности выполнения таких операций автоматически предстоит освоить в системах управления роботов методы креативного (правопо- лушарного) образного мышления человека. Это означает создание нового поколения роботов после интеллектуальных – разумных ро- ботов (интеллект + креативность). Рассмотренные принципы на- ходятся в разной степени реализа- ции, но основное первоочередное их назначение – это прежде всего стать научно-технической базой для долговременного планирова- ния развития отечественной кос- мической робототехники. Первым этапом этих работ должно стать определение сводных потреб- ностей в средствах космической робототехники, унификации их но- менклатуры и технических требо- ваний к ним.
На МКС используются несколько моделей роботов, которые отрабатывают технологии и методики их использования. Одним из самых интересных из них является канадский SPDM – Special Purpose Dexterous Manipulator (Ловкий Манипулятор Специального Назначения). Он предназначен для проведения операций в открытом космосе, которые обычно выполняются космонавтами, например, замены или ремонта оборудования, размещенного снаружи станции. Он может закручивать и откручивать болты, закрывать и открывать панели, устанавливать и снимать отдельные узлы и детали. Для этих целей манипулятор имеет две так называемые "руки", каждая из которых, фактически, является отдельным манипулятором. На конце каждой "руки" размещен специальный захват для работы с различными инструментами.
Список литературы
1. Ю.Г. Козырев Промышленные роботы. Справочник. М.: Машиностроение, 1988.
2. Е.И. Юревич. Космическая робототехника: состояние и перспективы развития [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://www.remmag.ru/admin/upload_data/remmag/11-4/RTK.pdf. 05.01.15 проектный практикум 4 курсаМолодежный космический форум – 2019 (VI Семихатовские чтения)О Форуме-2019 Новое
Подписка на новости
