Использование роботов в космосе
Использование роботов в космосе на сегодняшний день - это конечно же очень здорово и важно! Революция космических роботов неизбежна, так как прогресс невозможно остановить. За последние десятилетия человечество узнало о космосе больше, чем за тысячи лет до этого. Мы сделали множество открытий внутри нашей Солнечной системы и за её пределами, обнаружили сотни экзопланет и научились определять их характеристики. Большей частью этих успехов мы обязаны космическим аппаратам, находящимся на орбите Земли или отправленным к другим космическим телам.
Виды космических роботов
Роботы, которые изучают космос сегодня разделяются на несколько видов. И каждый из таких аппаратов является автономным роботом, способным самостоятельно принимать решения и выполнять достаточно сложные действия. Давайте познакомимся с самыми интересными космическими роботами поближе.
Розетта
Совсем недавно, осенью 2014 года, внимание научного сообщества было приковано к аппарату «Розетта», более 10 лет летевшему к своей цели – комете Чурюмова-Герасименко. Это была совместная миссия ESA и NASA, в составе которой присутствовал зонд «Филы». Он должен был спуститься на ядро кометы, детально изучить его химический состав и физические свойства.
Несмотря на ряд неудач в ходе миссии, со своими основными задачами зонд справился. Осенью 2016 года миссия завершилась, а сама «Розетта» была разбита о поверхность кометы, сделав напоследок серию высококачественных снимков.
Своё название аппарат получил в честь Розеттского камня – артефакта из II века до нашей эры, представляющего собой каменную скрижаль с текстами на трёх разных языках: древнегреческом и двух формах древнеегипетского. Поскольку все три текста были идентичными, Розеттский камень позволил разгадать письменность Древнего Египта. «Розетта» была названа в честь камня, поскольку должна был ответить на вопросы, связанные с возникновением Солнца и планет.
Кассини-Гюйгенс
Это проект НАСА и ЕКА по изучению Сатурна. Запуск был произведен в 1997 году. «Кассини» вышел на орбиту Сатурна летом 2004 года, а в начале 2005 отделяемый зонд «Гюйгенс» совершил посадку на Титане – крупнейшем спутнике окольцованного гиганта. Миссия завершилась осенью 2017 года, когда «Кассини» напоследок прислал серию высококачественных снимков Сатурна перед столкновением с ним. Изначально стоимость миссии оценивалась в 3,25 миллиарда долларов, но поскольку она продлилась дольше запланированного, итоговая сумма превысила расчетное значение.
Мангальян
Эту межпланетную станцию запустила Индия для исследования Марса. В свете обострившегося интереса к колонизации Красной планеты Индия не хочет отставать от лидеров, поэтому основная цель данной миссии – подробное изучение условий на планете. Полученные данные помогут разработать технологии для дальнейших посадок на планету. Научная аппаратура на борту аппарата позволит исследовать поверхность, произвести детальную картографию, изучить атмосферу и минеральный состав приповерхностных пород. Для Индии это первая космическая миссия такого масштаба.
Космический телескоп Хаббл
О космическом телескопе Хаббл, запущенном НАСА и ЕКА, знают все. Это целая космическая обсерватория с большим количеством аппаратуры, позволяющей получать снимки отдаленных уголков Вселенной в разных диапазонах длин волн. Станция названа в честь известного астронома Эдвина Хаббла.
Вопреки частым заблуждениям, зеркало Хаббла относительно небольшое – 240 см в диаметре. Главное преимущество космического телескопа перед наземными аналогами – отсутствие атмосферы. Благодаря этому его разрешение примерно в 10 раз выше, кроме того, он способен работать в инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах, включая непрозрачные для атмосферы диапазоны.
Но самые главные открытия осуществляются Хабблом не благодаря высокой разрешающей способности, а благодаря возможности фотографировать участки пространства со сколь угодно большой выдержкой. При наблюдениях с поверхности Земли большие выдержки не имеют смысла из-за атмосферных явлений, а Хаббл делает некоторые фотографии с выдержкой в десятки часов.
Интересно, что впервые идею орбитального телескопа ещё в 20-х годах XX века высказал Герман Оберт – немецкий ученый и инженер, внесший существенный вклад в развитие ракетной отрасли. В 1946 году Лайман Спитцер также опубликовал работу о том, какие преимущества может дать обсерватория, находящаяся за пределами земной атмосферы.
Орбитальный телескоп Хаббл был запущен в 1990 году, но к полноценной работе смог приступить только спустя 3 года. В оптической системе была обнаружена ошибка, практически полностью нивелировавшая его преимущества перед наземными аналогами. Чтобы исправить дефект, была создана система COSTAR, которую установили на аппарат в 1993 году. В 2009 году надобность в системе коррекции отпала, поскольку новые приборы имели встроенные корректоры. Благодаря этому на телескопе освободилось место для дополнительного прибора, а COSTAR был спущен на Землю и выставлен в Национальном музее авиации и астронавтики США.
Миссию Хаббла продляли несколько раз. На данный момент планируется снять его с орбиты в 2021 году. Сейчас же он доступен для любой организации или человека. Даже простой астроном-любитель может воспользоваться Хабблом, если убедительно опишет важность своего исследования. Правда, шансов не так много, поскольку конкуренция высока, и из поданных заявок одобряется всего около 10%.
Хаябуса-2
Это японская межпланетная станция, принадлежащая агентству JAXA. Она создавалась для забора грунта с астероида класса C. Более конкретно цель была определена незадолго до запуска, ей оказался астероид 1999 JU3 Рюгу (диаметр – 0,92 км). Ранее Японское агентство аэрокосмических исследований уже доставляло образец грунта с астероида Итокава при помощи первой версии аппарата Хаябуса.
Марсоход Curiosity
Название этого марсохода придумано школьниками. Среди множества вариантов было выбрано слово Curiosity («любознательность»). Аппарат представляет собой полноценную химическую лабораторию, позволяющую проводить сложные анализы на месте. Запуск миссии состоялся в 2011 году, спустя год автономная лаборатория спустилась на поверхность Марса. Изначально планировалось, что она проработает 1 марсианский год (примерно 686 дней), но потом миссия была продлена.
Кстати! Curiosity – самый романтичный из космических роботов, поскольку раз в год поёт себе песенку «Happy Birthday». А ещё сразу после прибытия он сделал селфи на фоне марсианских ландшафтов.
При посадке впервые была использована технология «Небесный кран». Сначала модуль спускается на парашюте вместе с дополнительной платформой. На небольшой высоте парашют отстреливается, и запускаются реактивные двигатели на самой платформе. На высоте нескольких десятков метров над поверхностью «Небесный кран» зависает и спускает марсоход на канатах, после чего отлетает в сторону. Эта технология позволила сделать посадку максимально мягкой, что было важно для исследовательского оборудования.
Марс-Экспресс
Данная межпланетная станция была запущена в 2003 году с космодрома Байконур. В её составе присутствует орбитальный аппарат, который вышел на орбиту Марса, а также спускаемый аппарат «Бигль-2». Посадка произошла успешно, но связь с аппаратом установить не удалось. Несмотря на это, миссия оказалась плодотворной, орбитальная станция функционирует до сих пор. За это время она смогла получить большое количество уникальных данных и передать на Землю. Были получены уникальные снимки поверхности Марса и его спутников, обнаружено 20 километровое озеро, в котором под шапкой льда существует вода в жидком виде.
Робонавт-2
Этот робот отличается от предыдущих героев данной статьи, поскольку его задача – быть среди людей и всячески им помогать. Он находится на МКС и сильно напоминает человека с белом скафандре и золотистом шлеме. В 2014 году ему прикрепили ноги, после чего схожесть сильно уменьшилась, поскольку его ноги с семью сочленениями не особо похожи на человеческие. Но команду МКС это не смущает, поскольку эти манипуляторы расширяют функционал Робонавта-2, делая его ещё более полезным членом экипажа.
Робот напичкан современной электроникой. В его шлеме находится четыре обычных видеокамеры и одна инфракрасная, а всего в нём более 350 разных сенсоров. Кроме того, он оснащен небольшим суперкомпьютером с 38 процессорами на архитектуре PowerPC. Благодаря мощной начинке робот хорошо ориентируется в обстановке, помогает астронавтам в их работе. На его руках по 5 пальцев с хорошо развитой моторикой, благодаря чему он умеет писать. В дальнейшем в рамках проекта «Робонавт» планируется создать робота, способного работать на Луне, проводя исследовательские работы и осуществляя настройку оборудования.
Робот Декстр
Данный робот также работает на МКС, правда, он не такой общительный, как Робонавт-2. Декстр (он же «Ловкий») – это двурукий манипулятор, позволяющий производить различные действия в открытом космосе без участия космонавтов. Данный робот полностью собран в Канаде, благодаря чему его иногда называют «Канадская рука».
Марсоход Оппортьюнити
Данный марсоход необычен тем, что превзошел срок предполагаемой службы в 40 с лишним раз и продолжает работать. В честь "героического" марсохода даже назван астероид 39382. Запущен он был в июле 2003 года, а в январе 2004 спускаемый модуль достиг поверхности Марса. Он был спущен в районе кратера Гусева, чтобы найти осадочные породы, подтверждающие предположение, что ранее там находилось море.
Марс Одиссей
Задача этого аппарата – изучение поверхности Марса с детальным исследованием минерального состава. Миссия продолжается с 2001 года. Данному аппарату приписывается первенство в открытии крупных залежей воды.
Станция Юнона
Основная задача этой межпланетной станции – детальное изучение Юпитера, самой крупной планеты нашей системы. Она была запущена в 2011 году, а в 2016 вышла на орбиту гиганта. Оборудование, установленное на борту Юноны, позволит ученым исследовать магнитное поле планеты и ответить на вопрос, есть ли у Юпитера твердое ядро.
Также она изучит химический состав верхних слоев атмосферы и построит детальную карту ветров. Движения газовых масс на планете – загадка, которая давно беспокоит не только астрономов, но и физиков, пытающихся объяснить Большое красное пятно и другие необычные атмосферные явления.
Из-за большого расстояния от Солнца эффективная мощность солнечных батарей составляет всего 4% от той, которая доступна на земной орбите. Но благодаря современным технологиям разработчикам удалось сделать достаточно эффективные солнечные панели с приемлемыми габаритами и обойтись без установки РИТЭГ.
Вояджер-1
На данный момент Вояджер – наиболее удаленный космический аппарат. Весной 2015 года он отлетел на 131 астрономическую единицу (почти 20 млрд. км) от Солнца. Световому излучению или радиосигналу для преодоления такого расстояния потребуется порядка 18 часов. Вояджер был запущен в 1977 году и до сих пор сохраняет работоспособность, продолжая удаляться, исследуя границы Солнечной системы и передавая данные ученым. Источником энергии служат три атомных установки РИТЭГ на Плутонии-238 (суммарная мощность в начале эксплуатации составляла 470 Вт, а к данному моменту сохраняется на уровне 55%).
Новые горизонты (New Horizons)
Аппарат New Horizons был запущен в 2006 году для изучения окраин Солнечной системы. В 2015 году он приблизился к Плутону и прислал качественные фотографии "разжалованной" планеты, а также её спутника-компаньона Харона. Ожидается, что аппарат сможет получить ценные данные об одном из объектов пояса Койпера.
New Horizons интересен тем, что ещё в окрестностях Земли поставил несколько рекордов. Он развил рекордную скорость в 16,26 км/с и долетел до Луны всего за восемь с половиной часов, что на данный момент является рекордом. Здесь важной учитывать, что Луна не была целью аппарата, поэтому не требовалось снижать скорость на подлете к естественному спутнику Земли.
Advanced Composition Explorer
Этот аппарат чаще называют просто ACE или Explorer. Его главная особенность заключается в том, что он рассчитан на самые экстремальные условия, поскольку в его задачи входит исследование окрестностей Солнца. Ученые планируют с его помощью более детально изучить состав солнечного ветра у поверхности нашей звезды, чтобы лучше понять процессы, происходящие внутри. Есть у «Эксплорера» и более практичное применение. Он передаёт информацию в реальном времени, благодаря чему можно заблаговременно и более точно предсказывать всплески солнечной активности.
