Nasa разрабатывает принципиально новую концепцию вездехода

0
3

Прыжки, перекатывание, мгновенный разворот на 180 градусов не являются типичными маневрами, которые можно ожидать от космического аппарата при исследовании небесных миров. Стандартные космические вездеходы ездят на колесах, их невозможно эксплуатировать в перевернутом положении, а если они застревают в зыбучей поверхности, как это произошло с вездеходом Spirit, то прекращают свою деятельность. Более того, на малых небесных телах, таких как астероид или комета, имеющих малую гравитацию и неровную поверхность, привычное передвижение на колесах становится еще более опасным.

«Еж» (hedgehog) – новая концепция робота, который специально предназначен для решения задачи передвижения на малых небесных телах. Проект сейчас очень активно разрабатывается специалистами НАСА и учеными из нескольких американских институтов.

«Еж» – особенный вид робота, который должен подпрыгивать или катиться по поверхности вместо передвижения на колесах. Он спроектирован в форме куба и может эксплуатироваться независимо от того, как он приземлиться на поверхность.

Базовая конструкция робота – это куб с шипами, который перемещается путем перекатывания или подпрыгивания по поверхности, тормозясь внутренними маховиками. Шипы защищают робот от неровной местности во время перекатывания и действуют как ноги, когда необходимо подпрыгнуть. На шипах предполагается поместить измерительные приборы, позволяющие проводить тепловые исследования, когда робот перекатывается.

Два прототипа, уже разработанного «Ежа» в июне 2015 были проверены на борту C-9, самолета НАСА для имитации условий невесомости. Во время четырех полетов, роботы продемонстрировали несколько разновидностей маневров, которые будут полезны для передвижения на малых небесных телах с пониженной гравитацией. Роботы маневрировали на различных поверхностях: песчаной, неровной, скалистой, скользкой, мягкой и т.п.

Самый простой маневр – поворот на месте. После выбора нужного направления, «Еж» может или прыгнуть на большое расстояние, используя один или два шипа, или перекатиться, или переходить от одного вида передвижения к другому. Когда цель далеко «Еж» до минимального расстояния сближается с ней путем больших прыжков, после чего переходит в режим перекатывания и достигает цели.

Во время одного из экспериментов исследователи подтвердили, что «Еж» может выполнить маневр «торнадо», в котором робот энергично вращается. Этот маневр просто необходим, когда робот попадает в песчаную ловушку или в другие ситуации, связанные с застряванием.

У одного прототипа «Ежа» есть восемь шипов и три маховика. Он весит 5 кг без научного оборудования или 9 кг с приборами, такими как камеры и спектрометр. У другого прототипа размеры, масса меньше и у него более короткие шипы.

Оба прототипа маневрируют, перекатываются и останавливаются с помощью трех внутренних маховиков. Тормозящие механизмы отличаются у двух прототипов. Первая версия использует дисковые тормоза, а вторая пояса, чтобы резко остановить маховики. Также можно отрегулировать угол подпрыгивания «Ежа». 

Конструкция «Ежа» имеет большое влияние на траекторию подпрыгивания. Инженеры экспериментировали с несколькими конфигурациями и пришли к выводу, что форма куба является оптимальной. Кубическую конструкцию также легче разместить в материнском космическом корабле.

Исследователи в настоящее время работают над автономностью «Ежа», пытаясь увеличить время его работы без инструкций с Земли. Их идея состоит в том, чтобы орбитальный материнский корабль передавал бы сигналы к роботу, подобного тому, как это делается на вездеходах Curiosity и Opportunity, когда общение идет через станцию, вращающуюся вокруг Марса. Материнский корабль также помог бы помочь роботам определить свое положение.

Конструкция «Ежа» является сравнительно дешевой по сравнению с обычным вездеходом, более того, она позволяет разместить в корабле несколько «Ежей». Материнский корабль по прилету к нужному месту, мог бы в таком случае высадить много роботов на поверхность и помочь землянам сделать намного больше открытий в далеких мирах.