Ящерицы расширяют возможности космического шпионажа

Холдинг «Российские космические системы» (РКС) освоил экспериментальное производство действующих образцов микроробототехнической шагающей платформы для работы в космосе. По сообщению портала Lenta.ru, платформа весит 70 миллиграммов, но при столь скромной массе и размерах способна удерживать нагрузку в 1,5 грамма и перемещать почти полуграммовый груз. Скорость движения — 14 миллиметров в минуту.

Платформа не имеет традиционных для перемещающихся роботизированных систем элементов — колес, роликов, шарниров. Движение обеспечивают «ножки», которые сгибаются и разгибаются под действием изменения температуры в результате включения и выключения электрических микротоков.

Перспективное изделие холдинга РКС ориентировано на эксплуатацию в открытом космосе и способно работать в диапазоне температур от минус 200 до плюс 200 градусов Цельсия. Оно устойчиво к радиации и тяжелым частицам, обладающим высокими энергиями.

«Вся подвижная платформа — это одна многослойная деталь, технология производства которой похожа на изготовление микросхемы. Это единый технологический процесс без сборочных операций. В основе устройства всего два материала — кремний и полиимид, которые мы получаем от российских поставщиков», — рассказал изданию руководитель сектора микромеханики «Российских космических систем» Игорь Смирнов.

Предполагается, что на базе данных платформ будут создаваться сложные робототехнические комплексы различного назначения. Они будут заниматься инспектированием внешней оболочки космических аппаратов, проникать в недоступные для человека места станций и ракет, производить ремонтные и монтажные работы, проводить исследования и эксперименты.

РКС не сообщает подробностей о строении «ножек» шагающей платформы. Однако известно, что в космосе в условиях невесомости и абсолютного вакуума добиться надежного контакта с гладкой поверхностью традиционными способами невозможно. Кинетику взаимодействия опоры и шагающей инженерной конструкции определяет третий закон Ньютона — действие равно противодействию. То есть, оттолкнувшись «ногой» от поверхности, робот устремится в открытый космос.

Но существует «эффект геккона», с помощью которого можно решить эту проблему. Гекконы — это разновидность ящериц, обладающих уникальными способностями. Во-первых, они способны удерживать и переносить грузы, масса которых многократно превышает их собственный вес. Так, новозеландские гекконы, весящие до 50 граммов, свободно удерживают в лапках 2-килограммовые предметы.

Во-вторых, эти ящерицы с легкостью перемещаются как по вертикальной стене, так и по потолку. Это возможно благодаря множеству тончайших волосков, расположенных у них на лапках. При соприкосновении их с предметами начинают проявляться ван-дер-ваальсовы силы взаимного притяжения. Это силы межмолекулярного взаимодействия, обладающие высокой энергией.

В связи с чем во всех робототехнических средствах в качестве механизмов фиксации на поверхности используют «лапки геккона». Именно поэтому такие технические системы зачастую называют «роботами-гекконами».

Однако все такие разработки пока еще не вышли за пределы исследовательских лабораторий и цехов опытного производства. Порой в общем доступе появляются ролики, на которых «циркулярные метелки» или же «многочленные каракатицы» карабкаются на отвесные стены. Российская платформа РКС в этом смысле уникальна — у нее отсутствуют механически подвижные элементы. Поэтому для перемещения она должна потреблять меньше энергии.

Работу по созданию роботизированной платформы инженеры и ученые РКС начали в 2008 году. Примерно столько же времени проблемой роботов-гекконов занимается и NASA. Разработки проводятся в Лаборатории изучения реактивного движения. Пока действующих моделей для испытаний в реальных космических условиях нет. Но уже создан «гекконовый пластырь», который проходит испытание на Международной космической станции, во внутренних ее отсеках. Однако данная технология более подходит для использования в зонах, где отсутствует человек. Поскольку при отрывании пластыря от поверхности, как и при переступании робота-геккона обламываются окончания тысяч волосков, что создает в пространстве космического аппарата чрезмерную запыленность.

Американцы много и охотно рассказывают о самых разнообразных областях применения космических роботов-гикконов. Вот какими планами на будущее делится инженер-робототехник из лаборатории NASA Яакко Каррас: «Нам еще не удавалось ранее уделить внимание исследованиям подземных полостей на других планетах, это чрезвычайно трудная с точки зрения технической реализации задача. Однако эти места интересны тем, что там можно будет найти жидкую воду, и эти места могут обеспечить защиту от излучения, пронизывающего все на поверхности. Кроме этого, в недрах пещер могут сохраниться подсказки относительного прошлого исследуемых планет. Так что если мы в ближайшем времени займемся „космической спелеологией“, то у нас уже имеются роботы, способные сделать все необходимое для этого».

Для роботов-гекконов в NASA придумали еще одну пусть и непрестижную, но крайне полезную в космосе профессию — робота-мусорщика. На активно эксплуатируемых околоземных орбитах постоянно накапливаются «продукты жизнедеятельности» спутников и ракет-носителей. Постоянно снижается безопасность околоземного космоплавания. В настоящий момент вокруг Земли вращаются 170 миллионов фрагментов различной величины. Однако применение манипуляторов для захвата фрагментов спутников и мешков с бытовыми отходами крайне неэффективно опять-таки из-за действия фундаментального закона Ньютона. Поэтому предполагается оснастить манипуляторы мощной порослью микроскопических волосков. Данный проект находится в стадии создания манипулятора, к построению конкретного мусоросборочного робота пока не приступали. Потому что задача существенно шире, чем создание «манипуляторов-липучек».

Вполне понятно, что такие космические мусорщики могут использоваться и военными для военно-промышленного шпионажа. Потому что обломки инженерных систем способны многое рассказать о секретах противника.

Рассмотренные нами системы способны перемещаться по гладким поверхностям и нужным образом контактировать с ними. Если же робот используется на исследуемой планете или крупном астероиде, то для его передвижения используются более традиционные способы. Так, например, серия советских «Луноходов» перемещалась при помощи колес.

Однако возможны и иные принципы, когда робот должен взбираться на крутые стены или спускаться по отвесным скалам. Интересный проект реализуется в той же самой Лаборатории изучения реактивного движения NASA под руководством профессора Аарона Парнесса. Сравнительно недавно американцы продемонстрировали на Международной конференции по вопросам интеллектуальных систем и роботов действующий макет робота-скалолаза LEMUR IIB. Это первая в мире такая разработка.

Робот имеет несколько удерживающих систем, похожих на лапы, каждая из которых состоит из 750 небольших «коготков». Они способны цепляться за любые неровности, шероховатости и трещины скал и пород, которые в больших количествах имеются на других планетах и космических телах. Во время демонстрации LEMUR IIB уверенно передвигался по рельефной стене с отрицательной крутизной и даже по потолку, облицованному грубой породой.

Однако для практической работы космического скалолаза его необходимо доработать, чем сейчас и занимаются инженеры НАСА. Дело в том, что LEMUR IIB из-за ограниченности степеней свободы своих «лап» может передвигаться только по относительно плоской поверхности. Но реальные условия далеких планет значительно отличаются от лабораторных.