Прокатимся на планетоходе? / Немного сравнительной планетологии. - Просто Татьяна

Добрый день, дорогие читатели!

В прошлый раз мы путешествовали на МКС. А сегодня я предлагаю совершить обзорное путешествие по нескольким планетам Солнечной системы. Стоп, стоп, стоп… куда это мы собрались? Человек побывал только на Луне, и то под вопросом. А мы куда? Фантастическое приключение?

Отчасти – да. Но мы же можем представить себя на борту спускаемого аппарата или планетохода? Я планировала написать небольшой обзор о планетоходах.

Ну такой… на статью. И, слегка углубившись в тему, поняла, что одно перечисление осуществленных межпланетных полетов займет несколько страниц текста – только к Луне СССР запустил 35 аппаратов, а сейчас планируется запуск трех новых станций. Всего осуществлено 226 межпланетных миссий ( данные на конец 2016 г.)!

Человечество «высаживалось» на Луне, на Венере, Марсе. Планеты настолько разные, что невозможно на данном этапе технического развития сделать один аппарат.

Венера Земля Луна Марс Титан (спутник Урана)

На изображении выше – коллаж, помогающий представить, как выглядит поверхность Венеры, Земли, Луны, Марса и Титана (спутник Сатурна). А вот таблица, позволяющая сравнить, как «живется» на различных планетах (и на Луне).

Очевидно, что сделать один аппарат, оптимально подходящий для любой планеты довольно сложно, тем более что мы многое предполагаем, к примеру, Венера полностью закрыта облаками, и трудно изучается извне. Агрессивная среда, ускорение силы тяжести, близкое к земному, атмосферное давление, в 96 раз превышающее земное.

Луна – маленькая сила тяжести, атмосферы нет, резкие перепады температуры.

Марс – пылевые бури, холодно.

Юпитер – вообще «газовая планета».

Каждая планета, каждый спутник планеты, даже астероиды – это особый случай. И, более того, почти полная неизвестность и куча предположений.

К примеру, в СССР только шестой аппарат – станция «Луна-2» – благополучно достигла поверхности. Только 18-й аппарат - станция «Луна-9» - впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхности Луны. И только 25-й аппарат – «»Луна-16» - доставил на Землю образцы лунного грунта. «Луна 17» доставила на Луну первый в мире планетоход «Луноход 1».

Изучение Венеры было еще более драматичным. С Марсом нам не повезло, ну что же – мы изучили Луну и Венеру, пусть американцы внесут свой вклад в изучение Марса.

Слева - спускаемый аппарат "Венеры-9".

Для каждой задачи разрабатывается свой аппарат. Сейчас их дублируют из-за возможной аварии.

Как исследуются планеты? Какими инструментами мы пользуемся?

1) Телескопы – земные и орбитальные.

2) Снимки, сделанные космическим аппаратом (КА) с поверхности планеты.

3) Радиофизические и оптические методы исследования.

4) Исследования грунта непосредственно на планете.

5) Доставка грунта на Землю.

6) Моделирование планетарных условий на Земле.

Вот какие изображения получены, к примеру, орбитальным телескопом Хаббл

Галактика NGC 5194 с галактикой-спутником NGC 5195

А вот наш недолетевший Марс-96 с автоматическим пенетратором (для бурения скважин и вынимания грунта)

В следующей статье я подробно расскажу об изучении Луны нашими аппаратами. А сегодня – давайте попытаемся классифицировать планетоходы – аппараты, способные передвигаться по поверхности планеты.

Планетоходу придется двигаться по камням, по склонам, по льду. На пути его могут оказаться трещины, горы, его будут подстерегать обвалы.

На этом коротком видео показано, с какими сложностями может столкнуться аппарат и как он их преодолевает (испытания российского марсохода на Камчатке):

Управление планетоходом может быть как по радио с Земли, так и автономное – он сам анализирует и выбирает маршрут, возможно управление с оставшегося на орбите корабля, с поверхности планеты и непосредственно изнутри планетохода (астронавты на Луне).

Кроме того, планетоходы доставляются космическими кораблями, а это требует: минимальный вес, возможную необходимость транспортировки в «сложенном» виде и развертывание по прибытии, устойчивость к вибрациям и перегрузкам.

Планетоход должен работать в изменяющейся среде – к примеру, при посадке на Венеру КА из космического пространства входит в плотную, агрессивную атмосферу, а на поверхности еще и подвергается высокому давлению. А на Луне разность температур достигает 280 град.С.

А. Л. Кемурджиан (основатель научной школы космического транспортного машиностроения, создатель первых планетоходов, советский инженер-конструктор) в книге «Планетоходы» предлагает классификацию по функциональному назначению.

1. Исследовательские.

2. Транспортные.

3. Строительные.

4. Передвижные «дома».

5. Передвижные ретрансляторы.

Китайский луноход "Нефритовый заяц".

Обитаемые планетоходы могут быть как открытые – в них космонавты передвигаются в скафандрах, так и с закрытой герметичной кабиной.

Американский марсоход с герметичной кабиной (разработка)

Планетоходная промышленность зародилась в нашей стране в 1963 году, когда Сергей Королев озаботился средствами передвижения космонавтов по Луне. В качестве разработчика лунного шасси выбрали создателя танковых шасси, ленинградский ВНИИТрансмаш. Возглавил эту работу Александр Кемурджиан, ныне такая же легендарная личность среди разработчиков планетоходов, как Роберт Винер среди кибернетиков. Первый макетный образец лунохода был не чем иным, как радиоуправляемым шасси танка Т-55.

Параллельно Кемурджиан развернул академическую исследовательскую работу, посвященную всем аспектам планетоходов, начиная от шасси и кончая системами управления. Разрабатывался целый парк внеземных машин: планетоходы-экскаваторы, самосвалы, транспортные, дорожные и строительные машины. Планетоходы с герметичными и открытыми кабинами, с дистанционным управлением по проводам и вовсе автоматические транспортные системы.

Но самым важным вопросом оставался следующий: как передвигаться? Каким способом? Какой принцип движения следует использовать?

Предлагались и роторный, и шагающий, и гусеничный, и принцип качения, и прыгающий… в конце концов остановились на колесном.

Принцип посадки на поверхность планеты – зависит от наличия атмосферы, ее состава и силы тяжести.

Вот как выглядела схема посадки американского марсохода:

И крупнее – как устройство Sky crane притормаживает аппарат, обеспечивая мягкую посадку (схема):

Вот какие фотографии сделали автоматические станции и планетоходы:

Панорама, снятая на краю кратера Эребус (Марс). Американский марсоход Opportunity

Элементы устройств и конструкция планетохода могут использоваться на земле – например, при прохождении в смертельно опасные зоны – при разборе завалов в Чернобыле, при разминировании, для разведки, под землей.

Как пример - "Уран-6" — легкая бронемашина с дистанционным управлением и системами разминирования. Этот многофункциональный робототехнический комплекс предназначен для проделывания проходов в минных полях и сплошной очистки местности от противопехотных мин и взрывоопасных предметов с массой взрывчатого вещества до одного кг. Робот-сапер способен подниматься на стенку высотой до 1,2 м.

Или вот такой малыш - "Скарабей".

Его использовали при разминировании исторической части и жилых кварталов сирийской Пальмиры. Этот досмотровой робот оказался полезным в труднодоступных местах — в колодцах и подземных тоннелях.

Дистанция получения изображения и надежного управления роботом даже в сложных условиях распространения радиосигнала достигает 250 м, при этом он легко может передвигаться и по завалам. Высота робота составляет всего 15 см, что делает его почти незаметным для посторонних глаз, а электродвигатели обеспечивают бесшумную работу.

На данный момент мы имеем всего два работающих планетохода – американские Opportunity и Curiosity на Марсе.

Справа - марсоход Curiosity

Если пообщаться с разработчиками планетоходов, то кажется, что это – большие дети. Они с таким восторгом рассказывают о своих изделиях, с такой гордостью показывают, на что они способны!

Посмотрите небольшой фильм о планетоходах:

А что в планах? А планов – громадье! Все устремились в космос – американцы, китайцы, индусы, европейцы, японцы – но и мы не отстаем!

Например – российская станция «Венера-Глоб» - изучение атмосферы и поверхности Венеры, «Луна-ресурс-2» - межпланетная российская станция с луноходом, китайская марсианская миссия из марсианского орбитера, посадочной капсулы и ровера, американцы планируют запуск нового марсохода...

Но чтобы оценить масштабы планов по исследования космоса, нужно изучить историю. И подробнее о лунной программе, об истории изучения Венеры, Меркурия, Марса – в следующих статьях.