Учёные МГТУ им. Н.Э. Баумана предложили робота, конструкция которого позволит ему перемещаться по Венере

Российские инженеры придумали конструкцию робота, способного перемещаться в агрессивной внешней среде. Одно из его назначений — исследование поверхности Венеры, температура которой достигает 464 °C. Также он может изучать геотермальные источники и подводные вулканы на Земле. Корпус планетохода — полая сфера, внутри которой размещается научная аппаратура. Двигается он по принципу инерциоида — за счет перемещающегося внутреннего массивного тела. Форма устройства позволяет уберечь исследовательские приборы от воздействия внешней среды. Аккумулятор обеспечивает его работу на протяжении полутора часов. По мнению экспертов, планетоход интересен с точки зрения инженерной мысли, но чтобы повысить его научную ценность, нужно увеличивать продолжительность его жизни — полутора часов для масштабных исследований недостаточно.

Грамотно спружинили

За всю историю изучения Венеры на ней ни разу не работал полноценный планетоход, способный перемещаться по поверхности. Все исследовательские миссии получали данные с неподвижного спускаемого аппарата или с атмосферных зондов. Это связано в первую очередь с агрессивной окружающей средой — температура на поверхности планеты достигает 464 °C, атмосферное давление до 92 раз выше, чем на уровне моря на Земле.

В таких условиях невозможно использовать планетоходы с колесами, ногами или гусеницами — высокая температура быстро уничтожит механизмы и любые «мягкие» материалы.

В МГТУ им. Н.Э. Баумана предложили создать аппарат, основанный на так называемом принципе инерциоида — он представляет собой сферу, а движется за счет перемещающегося внутреннего массивного тела. Роль последнего может выполнять большой прибор или аккумулятор — с помощью пневматического привода с жесткой пружиной он будет резко дергаться по направляющим в нужную сторону. Под действием такого внутреннего удара сфера подпрыгивает и передвигается.

— При сферической конструкции корпуса достигается максимальное отношение объема к площади поверхности, оптимальная масса в условиях чрезмерного внешнего давления, минимальная площадь контакта с поверхностью, — рассказал «Известиям» профессор кафедры «Аэрокосмические системы» МГТУ Георгий Щеглов. — Такой планетоход представляет собой изолированную капсулу, что делает его крайне устойчивым к агрессивному воздействию внешней среды, поскольку механические приводы и движители расположены внутри корпуса. На поверхности корпуса будут расположены небольшие отверстия — через них датчики смогут собирать необходимую информацию о поверхности Венеры.

Вся конструкция весит около 300 кг. При этом для эффективного движения масса подвижного груза должна составлять более половины от веса планетохода.

Расчеты показали, что средняя скорость движения планетохода может достигать 16 см/с. В течение полутора часов, на которые рассчитан аккумулятор, он способен пройти около полукилометра.

Отвести тепло

Одна из проблем планетохода будет заключаться в сбросе тепла, для того чтобы вся аппаратура работала, считает главный конструктор направления АО «Российские космические системы» Юрий Гектин.

— Можно, конечно, создать системы, которые будут функционировать в венерианских условиях, так как 464 °C — это еще не критичный уровень, но для некоторых видов аппаратуры такие условия неприемлемы, — отметил эксперт. — Существуют виды изоляции, которые будут поглощать тепло, пока не расплавятся, — например, на основе солей лития. Создать батарею, которая будет работать при 464 °C, вообще не трудно. В крайнем случае можно поставить на планетоход радиоизотопный термоэлектрический генератор. Он, конечно, немного загрязнит Венеру, но работать при повышенной температуре будет прекрасно.

Научный сотрудник Института космических исследований РАН Дмитрий Горинов считает, что при полутора часах работы такой аппарат имеет относительно небольшую научную ценность. За это время планетоход не сможет продвинуться на расстояние, на котором измеряемые параметры — температура, давление, состав атмосферы и т.д. существенно изменятся.

— Особенности его формы и способа перемещения наверняка усложнят установку таких громоздких приборов, как спектральные анализаторы, грунтозаборное устройство, — добавил ученый. — Фотографии рельефа планеты можно сделать с помощью аэростатного зонда или с орбиты. С точки зрения инженерной мысли концепция аппарата очень интересная, но его научную программу еще предстоит продумать.

Как отмечают разработчики, планетоход сможет работать и дольше полутора часов — этот показатель зависит от используемой батареи. Используя более мощный источник питания, аппарат сможет пройти большее расстояние и собрать статистически значимый набор данных о состоянии почвы и атмосферы с разных мест планеты.

Авторы работы считают, что подобное устройство можно применять не только на Венере, но и на Земле — для исследования геотермальных источников, подводных вулканов, в первом корпусе ядерного реактора, в трубопроводах для химически активных веществ. Там аппарат снимет данные о составе тех или иных веществ, температуре, сделает снимки.

Дмитрий Горинов считает, что именно с отработки планетохода в таких условиях нужно начать практическую часть реализации проекта. Он напомнил, что иногда запуск подобных аппаратов важен для отработки технологий, а не получения данных, как было в случае американского марсианского летательного аппарата Ingenuity.

2023-02-08 12:38 новости ассоциации