Американцы заинтересовались постройкой ровера для осмотра лунных ям
Сотрудники Университета Карнеги — Меллон займутся разработкой технологий для постройки робота, способного исследовать глубокие провалы грунта на поверхности Луны. Подобные образования известны на Земле под названием карстовых воронок. Подробности о проекте, реализуемом в сотрудничестве с учеными из Исследовательского центра Эймса и частной компании Astrobotic, сообщаются на сайте университета.
Поверхности тел со слабой или отсутствующей атмосферой, таких как Луна и Марс, постоянно подвергаются воздействию высокоэнергетических космических лучей, из-за чего там существует опасный для долговременного нахождения человека радиационный фон. Одним из предложенных вариантов защиты от него является спуск в пещеры. Известно, что естественные подповерхностные полости существуют и на Луне, и на Марсе, но они до сих пор они не исследованы вблизи.
Все межпланетные спускаемые миссии прошлого использовали либо стационарные зонды, либо колесные роверы. Сегодня в разработке находится несколько принципиально новых проектов, в том числе марсианский вертолет и венерианский дирижабль. Однако для исследования внеземных подземелий нужен аппарат иного рода, который сможет спускаться в отверстия, самостоятельно оценивая ситуацию вокруг себя.
Для разработки такого аппарат NASA выбрало команду из Университета Карнеги — Меллон, который традиционно силен в области информационных технологий и инженерного дела, что подтверждается высокими позициями в соответствующих университетских рейтингах. Руководить проектом будет профессор Рэд Уиттакер (Red Whittaker), который предложил создать один или несколько быстрых колесных роверов, которые будут на поверхности Луны детально изучать обнаруженные с орбиты входы в полости.
Проект под названием Skylight («Небесный свет») подразумевает высадку полуавтономных роботов, способных самостоятельно оценивать обстановку и в автоматическом режиме выбирать цели для детального исследования. Согласно черновому проекту они будут функционировать лишь при свете Солнца, а после наступления лунной ночи навсегда выключатся. Таким образом, у них будет около одной недели на активную работу.
Роботы будут делать множество фотографий, которые позволят восстановить трехмерную структуру воронок в высоком разрешении методами фотограмметрии. Однако их ограниченные возможности потребуют постоянного возвращения на базу, где мощный стационарный передатчик отправит собранные данные на Землю. Планируется, что перемещаться между базой с передатчиком и обследуемыми воронками роверы будут в автономном режиме.
Финансирование проекту выделено в рамках программы NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts), которая создана для поддержки инициатив с высоким риском реализации, но и потенциально с очень ценными результатами. Группе достанется грант суммой в два миллиона долларов США, рассчитанный на два года.
Пещеры присутствуют далеко не только на Земле, но их детальное исследование лишь предстоит, о чем мы писали в материале «Межпланетная спелеология».
И летать по заданной траектории
Инженеры разработали прототип миниатюрного орнитоптера под названием Bee++. В воздух он поднимается с помощью четырех крыльев, а его масса составляет 95 миллиграмм. Махолет управляется по тангажу, крену и рысканью и способен летать по заданной траектории. Статья с описанием робопчелы опубликована в журнале IEEE Transactions on Robotics. В последние годы становятся популярными разработки в области миниатюрных беспилотников, которые по размеру сопоставимы с насекомыми. Миниатюризация вынуждает инженеров отходить от ставшей уже классической схемы с воздушными винтами и электромоторами, так как использовать их эффективно в беспилотниках весом меньше грамма невозможно. Вместо этого инженеры используют схему орнитоптеров — летательных аппаратов, у которых подъемная сила создается за счет периодических взмахов крыльями. Для приведения их в движение обычно применяют пьезоэлектрические актуаторы, передающие усилие на крылья через механическую трансмиссию. Несмотря на то, что эта схема доказала свою работоспособность, большинство из созданных сегодня миниатюрных махолетов не имеют стабильного управления по оси рысканья. Эту проблему решили инженеры под руководством Нестора Переса-Арансибии (Nestor Perez-Arancibia) из Университета штата Вашингтон. Они построили миниатюрный орнитоптер, который управляется по всем трем осям. Микроорнитоптер, названный Bee++, представляет собой улучшенную версию орнитоптера, представленную авторами в 2019 году. Так же, как и предшественник, Bee++ имеет четыре машущих крыла, приводимых в действие индивидуальными пьезоэлектрическими актуаторами, а его масса составляет 95 миллиграмм. Сверху и снизу на корпус установлены восемь защитных стержней, которые предотвращают махолет от ударов об окружающие предметы. Питание прототип получает через провода. Несмотря на то, что крылья не имеют механизмов управления углом установки, плоскости их движения имеют заранее определенный наклон. Благодаря этому удается создавать крутящий момент по крену, тангажу и рысканью за счет изменения амплитуды движения пар крыльев. Например, для того чтобы наклонить махолет вперед, амплитуда пары крыльев, расположенных в передней части уменьшается, вследствие чего снижается генерируемая ими тяга. В результате орнитоптер наклоняется заданном направлении. Аналогичным образом происходит управление по оси крена с помощью боковых пар крыльев. Для поворотов по оси рысканья изменяют амплитуду движения пар крыльев, расположенных по диагонали. Набор или снижение высоты происходит при увеличении или снижении частоты взмахов всех четырех крыльев. Инженерам удалось увеличить частоту движений крыльями, что привело к увеличению тяги на 125 процентов по сравнению с предыдущей версией робопчелы, которая могла лишь держаться в воздухе, но не имела достаточной тяги для управления рысканьем. В испытаниях робопчела продемонстрировала хорошую управляемость по оси рысканья и способность разворачиваться на угол 90 градусов за 50 миллисекунд со скоростью около 1800 градусов в секунду, что сравнимо с характеристиками мухи дрозофилы. Также робопчела успешно продемонстрировала способность удерживать положение корпуса по оси рысканья при одновременном перемещении по сложной траектории. По словам разработчиков в будущем в созданную ими платформу можно будет интегрировать сенсоры, которые позволят системе управления робопчелы ориентироваться в пространстве. https://www.youtube.com/watch?v=m9lLO1QpdcE Ранее мы рассказывали об инженерах из США, создающих крупные орнитоптеры, которые внешне похожи на птиц. Для этого они используют чучела настоящих животных. Корпус одного из прототипов покрыт перьями кеклика, а в его передней части находится голова чучела этой птицы, а во втором беспилотнике используются настоящие крылья голубя.