Роботы-трансформеры: Модульные буксиры для строительства лунных баз
Модульный подход становится ключевым трендом в освоении космоса. Яркий пример — проект космической станции «Lunar Gateway», которая будет состоять из модулей, предоставленных разными странами и организациями. Развивая эту идею, исследователи из Германского центра авиации и космонавтики (DLR) предложили архитектуру, в которой единственный модульный ровер может выполнять как задачи разведки, так и транспортировку грузов по поверхности Луны или Марса. Результаты исследования опубликованы в журнале Acta Astronautica.
Концепция архитектуры достаточно проста: базовый ровер буксирует специализированные «полезные нагрузки» — модули со стандартизированным механическим, электрическим и жидкостным интерфейсом. Такое соединение позволяет роверу не только доставлять модуль в нужную точку, но и подключать его к другой инфраструктуре, создавая единую сеть. В зависимости от задач, полезной нагрузкой может быть источник питания, комплекс научных приборов или даже строительное оборудование вроде ковша или экскаватора.
Типичный сценарий применения такой системы — добыча воды на Луне. Роверы, созданные на основе концепта TransRoPorter (TRP), разработанного в DLR, сначала проводят разведку для поиска залежей водяного льда. Затем они доставляют к месту добычи необходимое оборудование в виде модулей-насадок. После этого те же роверы могут транспортировать добытый лед к перерабатывающим заводам, где он будет использован для производства ракетного топлива или обеспечения жизнедеятельности астронавтов.
Стандартизация соединительных интерфейсов, систем связи и управления делает этот процесс гораздо эффективнее. Однако сердцем всей архитектуры являются сами роверы. Чтобы найти оптимальную конструкцию, исследователи провели серию симуляций, моделируя различные конфигурации движения и взаимодействия роверов с грузами.
Все протестированные модели использовали гибридную систему передвижения: колеса были установлены на концах длинных сочлененных «ног». Такая конструкция имеет преимущества перед другими гибридными системами (например, как у марсохода «Кьюриосити»), и最关键的是 (самое важное) — конфигурация TRP обеспечивает более высокую скорость.
В симуляции учитывалось множество переменных. Ключевым фактором был способ управления колесами: синхронное движение колес на одной стороне (последовательное) или парное управление колесами с разных сторон (параллельное). Среди других переменных были конфигурация «ног», наличие или отсутствие полезной нагрузки, а также тип грунта и уклон поверхности.
В ходе 1500 симуляций выявились критически важные конструкторские решения. Однозначного «победителя» не оказалось, поскольку каждое решение представляло собой компромисс. Такие метрики, как крутящий момент в «суставе» и клиренс, сильнее всего зависели от конфигурации ровера, а некоторые варианты приводили к недопустимым значениям. Стабильность системы оставалась относительно постоянной при любых конфигурациях, а потребление энергии больше всего зависело от наличия или отсутствия груза, независимо от устройства самого ровера.
Эта работа представляет собой новый этап в многолетней разработке DLR шагающих роверов для космических исследований. Поскольку от роверов начинают требовать не только научных функций, но и превращения в ключевой элемент инфраструктуры внеземных колоний, поиск оптимальной конфигурации для каждой конкретной задачи становится критически важным. А способность переключаться между разными режимами в зависимости от контекста может оказаться еще ценнее. Хотя текущих планов по отправке этих роверов в космос пока нет, они официально сделали еще один шаг к готовности, когда такой вызов перед ними finalmente возникнет. Их модульность и адаптивность открывают путь к созданию настоящих автономных строительных бригад на других планетах, где один и тот же робот сможет сегодня быть геологом, а завтра — экскаваторщиком или заправщиком.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
