Кометы и астероиды являются наиболее интересными объектами с точки зрения наук, изучающих строение, историю и процессы, происходящие в нашей Солнечной системе. Все эти объекты состоят из исконного материала, материала, из которого в далеком прошлом сформировались все объекты системы и внутри которого могут содержаться органические химические соединения, которые дали начало всем формам жизни на Земле. Но реализация автоматической миссии по изучению комет и астероидов сопряжена со многими трудностями, что весьма наглядно продемонстрировала миссия Европейского космического агентства Rosetta, спускаемый модуль которой под названием Philae совершил крайне неудачную посадку на поверхность ядра кометы 67P/Чурюмова-Герасименко.
Напомним, что небольшой модуль Philae успешно достиг поверхности ядра кометы и вошел с нею в контакт. Но гарпунная система модуля не сработала, модуль отскочил от поверхности назад в космос. Совершив череду подскоков, модулю наконец удалось закрепиться на поверхности далеко от намеченного места в точке, неблагоприятной для продолжения работы и проведения научных исследований.
Основной проблемой, вызвавшей такое неудачное приземление, является очень слабое по сравнению с земным поле гравитации кометы 67P. В таких условиях даже самый слабый толчок может подбросить робота далеко от объекта его исследований. Из-за этого колесные роботы типа марсоходов будут абсолютно бесполезны на поверхности малых космических тел, малейший поворот колес или неровность поверхности дадут им момент инерции, достаточный для того, чтобы перевернуться.
Для решения проблем передвижения в условиях микрогравитации ученые и инженеры из Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL), Стэнфордского университета и Массачусетского технологического института работают над созданием робота нового типа, который будет себя чувствовать при микрогравитации как «рыба в воде».
«Hedgehog — это абсолютно новый тип робота, который может подпрыгивать и падать на поверхность вместо того, чтобы перемещаться на колесах или гусеницах» — рассказывает Исса Неснас (Issa Nesnas), глава группы JPL, — «Он имеет форму куба и способен работать вне зависимости от того, на какую из сторон он приземлится».
В настоящее время на свете существуют два опытных образца роботов Hedgehog, немного отличающиеся по конструкции. Один из роботов представляет собой куб, а второй — такой же куб, покрытый шипами, которые действуют как своего рода «ноги», позволяя роботу действовать в условиях пыльной поверхности астероидов и комет. Внутри роботов находится система из трех инерционных маховиков, которые способны резко замедляться или ускоряться, благодаря чему угловой момент вращения маховиков преобразуется в поступательное движение. А комбинация угловых моментов маховиков позволяет роботу совершать сложные движения, такие, как маневр «торнадо», предназначенный для высвобождения робота из песчаной ловушки или ямы.
«Управляя скоростью торможения или разгона маховиков, мы можем заставить Hedgehog прыгать так, как нам надо. А сейчас мы исследуем все возможности инерциальной системы, которая имеет свои недостатки и свои преимущества» — рассказывает Марко Павоне (Marco Pavone), исследователь из группы Стэнфордского университета, — «Геометрия расположения шипов оказывает огромное влияние на траектории его прыжков. Экспериментируя с различными вариантами геометрии самих шипов и мест их установки, мы выяснили, что простая кубическая форма обеспечивает максимальную эффективность перемещений. И робота такой кубической формы гораздо проще закрепить и транспортировать в отсеке космического корабля».
Оба робота Hedgehog уже прошли программу испытаний в условиях микрогравитации во время полетов по параболической траектории. И во всех случаях они продемонстрировали высокую управляемость, эффективность и адаптивность к резким изменениям условий окружающей среды.
Источник: