2.2. Космическая робототехника

Космическая робототехника — перспективное направление развития космонавтики, в том числе для работ в дальнем космосе, на Луне и в околоземных орбитах. Возникнув на стыке пилотируемой и беспилотной космонавтики, она быстро сформировалась в самостоятельное направление, во многом определяющее перспективы развития космонавтики в целом. Робототехника расширяет функциональные возможности беспилотных космических аппаратов, доводя их в пределе до уровня современных пилотируемых аппаратов. В пилотируемой космонавтике робототехника позволяет в значительной степени освободить космонавтов от тяжелых и опасных работ, особенно в открытом космосе и в условиях интенсивных ионизирующих излучений, и превратить обитаемые космические аппараты в периодически посещаемые. В целом космическая робототехника открывает новые горизонты не только для развития традиционных средств космонавтики, но и для создания принципиально новых чипов космических аппаратов, совмещающих достоинства пилотируемых и беспилотных.

Космическая робототехника уже сегодня позволяет резко повысить эффективность космических систем, снизить расходы на их эксплуатацию, существенно расширить их функциональные возможности, на порядок увеличить ресурс и надежность, повысить безопасность космонавтов.

Перечислим области применения роботов в космосе:

работа в открытом космосе (свободно летающие роботы для сборочных, погрузо-разгрузочных и спасательных работ, инспекции неизвестных объектов и т.д.);

работа па поверхности планет и других космических тел;

работа снаружи и внутри космических кораблей (их обслуживание, регламентные и ремонтные работы).

Соответственно можно выделить 3 основных типа космических роботов: свободно летающие, напланетные и роботы космических кораблей (обслуживающие).

Космические роботы и управляемые оператором неавтоматические манипуляторы имеют, как правило, электромеханические приводы. При этом в отличие от роботов, применяемых в обычных земных условиях, мощность приводов космических роботов на несколько порядков меньше при той же массе объектов манипулирования. При этом неизбежно пропорционально снижается быстродействие робота из-за соответствующего уменьшения ускорений при перемещении объектов, обладающих определенной инерцией. Но этой ценой достигается существенное снижение массы и энергопотребления роботов, что, как известно, особенно важно для космической техники.

НАСА создала робота величиной с небольшой мячик. Он понимает голосовые команды, снабжен видеокамерой, датчиками температуры, давления и газовыми анализаторами и способен самостоятельно путешествовать внутри космических станций, выполняя мониторинг их состояния.

Военная лаборатория США Jet Propulsion Laboratory совместно с японским институтом аэрокосмических исследований провела в 2002 г. первую в истории человечества высадку робота на астероид Nereus (1989ML). Он собрал образцы грунта и вернулся обратно на корабль. Робот представляет собой четырехколесный вездеход весом 2 кг и размером 28 куб. см. Он может поднимать свое "тело" значительно выше положения колесных осей или опускать его на грунт для взятия проб, подпрыгивать, пробираться в узких туннелях и, что очень важно, переворачиваться со спины на колеса в случае неожиданного неудачного падения. Робот снабжен солнечными батареями, видеокамерой, инфракрасным излучателем и системой связи с посадочным модулем и Землей. Для управления манипуляторами планируется использовать искусственные мускулы на основе электроактивных полимеров. В перспективе для исследования Марса, астероидов и комет этой же командой будут создаваться микророботы весом от 100 до 10 граммов.