Роботизированная лунная база-самоходка

Жаркая и сухая аризонская глушь, участок Black Point Lava Flow — отличное место для имитации работы техники на Луне. Именно сюда отправилась команда инженеров и учёных NASA "Крысы пустыни" (Desert RATS), чьё название вообще-то расшифровывается вполне прозаически: Desert Research and Technology Studies, то есть "Исследования и технологии в пустыне".

Далеко не первый год в таких экспедициях Desert RATS тестирует самые свежие разработки американского космического агентства, призванные вернуть людей на поверхность Селены, а позднее — помочь им в освоении Марса. Нынешняя вылазка на природу, завершившаяся несколько дней назад, позволила в течение пары недель испытать сразу несколько роботов и машин. О них мы вам сейчас расскажем во всех деталях.

Именно на таких "избушках" астронавты должны изучать окрестности лунной базы (фотографии NASA).

Центральное место по праву занимает аппарат с простым названием "Электрический луноход" (Lunar Electric Rover — LER). Это крупное обитаемое транспортное средство с весьма интересной конструкцией. Фактически LER способен превратиться в подвижную мини-базу, в которой исследователи Луны смогут жить и работать много дней подряд, при необходимости значительно удаляясь от места посадки.

Впервые идея не просто лунохода, но миниатюрной самоходной базы была высказана американскими специалистами ещё в 2004-м, но теперь, пройдя множество корректировок, она обрела зримые очертания.

LER и его базовая платформа, способная действовать самостоятельно (фотографии NASA).

В основе LER лежит лунный грузовик, ныне получивший имя Chariot. Это роботизированная плоская платформа с 12 колёсами, сгруппированными по двое. Все они являются ведущими, и все могут независимо поворачиваться на 360 градусов. Это делает LER чрезвычайно поворотливым. Он способен двигаться в любую сторону, хоть боком, и разворачиваться на месте.

Собственно обитаемый отсек лунохода похож на кабину какого-нибудь вертолёта — обзор великолепный. Есть даже специальный выпуклый "пузырь" в нижней части остекления, для более пристального осмотра местности прямо перед носом машины.

Пузырь в нижней части кабины — это возможность "высунуть нос" поближе к интересному объекту. На верхнем снимке эту деталь лунохода апробирует корреспондент Technology Review Бриттни Саусер (Brittany Sauser), на нижнем – геолог Брент Гэрри (Brent Garry), участник нынешней экспедиции Desert RATS (фотографии Brittany Sauser/Technology Review, NASA).

Внутри кабины расположен не только пульт управления. В её глубине предусмотрено немало места для хранения оборудования. Есть и спальные места и всё необходимое для жизни. Луноход XXI века — это маленький дом на колёсах.

Любопытно также, что внутри LER имеется велотренажёр, вращая педали которого, астронавты могут... заряжать аккумуляторы лунохода!

Интерьер кабины может перегораживаться раздвижными шторками. Предусмотрены и "занавески" на иллюминаторах (кадры Brittany Sauser/Technology Review).

В его задней части обращает на себя внимание поднимающийся "капюшон", или тент, под которым обнаруживается пара скафандров, словно вросших в заднюю стенку кабины. Такое их расположение не случайно. Спины костюмов герметично соединены с самим LER, в котором сзади имеется пара дверок для доступа в скафандры.

Брент Гэрри и астронавт Майк Гернхардт (Michael Gernhardt) проверяют удобство пристыкованных скафандров. На левом кадре (сделанном ещё на площадке одного из исследовательских центров NASA) тент с лунохода снят. А вообще этот "капюшон" призван защищать скафандры от пыли и микрометеоритов (фотографии NASA).

Если астронавты захотят прогуляться по Луне, они залезут в свои костюмы и, отсоединившись, смогут покинуть луноход. Возвращение — в обратном порядке. Для аккуратной стыковки "задним ходом" в системе предусмотрено несколько хитростей.

После того как астронавт проник в скафандр изнутри лунохода, автоматика закрывает его "спину", при этом, обратите внимание, синхронно закрывается и дверца кабины. Так что после отстыковки человека луноход остаётся герметичным. Замки, удерживающие скафандр на луноходе, – электромеханические. Для упрощения попадания спиной в стыковочный узел предусмотрены направляющие (фотографии Brittany Sauser/Technology Review, NASA).

Данный оригинальный способ входа и выхода, названный Suit Port, впервые всплыл в концептуальных набросках специалистов NASA в 2007-м. Он позволяет сэкономить пространство на классическом шлюзе.

Более того, Suit Port исключает необходимость разгерметизации всего лунохода, радикально сокращает количество вредной лунной пыли, способной проникнуть внутрь во время операции "вход-выход", наконец, существенно экономит время. Так, на МКС подготовка к выходу в космос, надевание скафандров и собственно шлюзование занимает шесть часов. А LER его обитатели могут покинуть менее чем за 10 минут.

Конечно, у лунохода имеется и пара обычных люков — на правом и левом бортах. Только нужны они для других целей. О них мы скажем чуть ниже.

Снова Брент и Майкл. Внизу: экспедиция Desert RATS проверила способность LER и Chariot преодолевать различные препятствия (фотографии NASA).

Стоит добавить, что, находясь в костюмах, прикреплённых к стенке аппарата, астронавты также могут управлять луноходом (соответствующий джойстик имеется напротив площадки со скафандрами).

Из интересных особенностей машины стоит отметить 2,5-сантиметровый радиационный щит в стенках — пустые полости, которые в реальной экспедиции будут заполнены водяным льдом. Заодно он будет выполнять роль охладителя, помогающего удерживать температуру в кабине на приемлемом уровне.

Принципиальная возможность разделения кабины от лунохода и его 12-колёсной основы позволяет на одном шасси создавать различные системы. Но вот будет ли на Луне сниматься и надеваться кабина – неясно. На тестах в пустыне одна кабина ездила, другая просто стояла на опорах. NASA, без технических подробностей, впрочем, сообщает, что кабина от LER и его тележка могут быть доставлены на Луну на отдельных посадочных ступенях и соединены уже на месте, а могут быть высажены уже собранными. Ну а пустая тележка сама по себе может быть "запряжена" для перевозки научного оборудования, кабелей, энергетических подстанций и прочего добра, необходимого для обустройства постоянной базы (фотографии Brittany Sauser/Technology Review, NASA).

Весит LER (на Земле, конечно) 4 тонны. Длина аппарата равна 4,5 метра. Мощность его составляет всего 20 лошадиных сил, а максималка 10 километров в час, но особо торопиться машине вроде и некуда. Зато она способна преодолевать 30-градусные подъёмы и переваливать через метровые валуны. А главное — запас хода LER составляет несколько сот километров!

Во всяком случае NASA утверждает, что цель развития данного проекта — появление LER, способного пройти без зарядки порядка 480 км (рабочий прототип обладает более скромными возможностями). А значит, покорители Луны смогут в LER совершать многодневные походы на расстояние более 200 километров от точки посадки и возвращаться обратно.

В последних полётах на Луну у астронавтов был открытый ровер, и они могли, в теории, удаляться на нём от посадочной кабины лишь на несколько километров максимум. То есть на расстояние, которое люди смогли бы пройти пешком в случае отказа машины.

Электромоторы LER питаются от литиево-ионных аккумуляторов и топливных элементов. В нынешней опытной версии лунохода батареи имеют удельную ёмкость 125 ватт-часов на килограмм, но окончательный вариант будет оснащён аккумуляторами с удельным показателем 200 Вт-ч/кг (фото NASA).

Но вдруг в паре сотен километров от базы что-то случится с LER? План предусматривает посылку в район лунного "лагеря" сразу двух таких машин. На первой пара астронавтов должна совершать вылазки, а вторая пара при этом будет оставаться на базе (всего в каждой высадке на Селене будут принимать участие по четыре человека).

При необходимости вторая двойка сможет на своём луноходе добраться до застрявших товарищей и забрать их из неисправной машины. Два LER при этом становятся бок о бок и стыкуются герметично. Астронавтам даже не придётся выходить наружу. И хотя номинальный экипаж одного LER — два астронавта, все его системы жизнеобеспечения расчитаны на четверых.

Принцип стыковки LER. В тестах в исследовательском центре и в испытаниях в пустыне подвижной была только одна из кабин, но, по идее, обе будут на колёсах (фотографии NASA).

LER — гибкая и универсальная система. Сама кабина лунохода способна играть роль постоянного домика и укрытия на случай солнечных штормов.

Chariot же может использоваться астронавтами для перемещения больших грузов. При этом управлять тележкой можно стоя прямо на ней, либо с пульта дистанционного управления. На Chariot, даже с кабиной лунохода наверху, в задней части платформы остаётся ещё пространство для дополнительной нагрузки, скажем, съёмного блока научного оборудования. И это же шасси также может быть оборудовано бульдозерным ножом.

Вверху: в ходе нынешней экспедиции Гернхардт и Гэрри воспроизводили работу астронавтов ночью. Внизу: новый луноход может играть роль бульдозера, правда, проверяли это ещё до "высадки" в Black Point (фотографии NASA).

Но и это не всё. Из LER можно сотворить двухкомнатную квартиру. Для чего следует обратиться к помощи ещё одного примечательного аппарата. Зовут его "Атлет" (ATHLETE). Это тоже самоходная платформа с беспрецедентной маневренностью, но круглая в плане. А главное её отличие от Chariot — способность поднимать тяжести на приличную высоту.

В лунных экспедициях ATHLETE может использоваться для перемещения по территории базы самого различного оборудования. А одним из вариантов его применения будет включение этого робота-крана в состав специального жилого модуля. Вернее, инженеры намерены собрать, как из кубиков, такую систему. Внизу — посадочная ступень Altair, на ней — ATHLETE с поджатыми лапами, а на "Атлете" — тот самый модуль, названный HAB.

Габаритный макет "Альтаира" с жилым отсеком HAB, удерживаемым многоногим "Атлетом" (фото Brittany Sauser/Technology Review).

После посадки ATHLETE распрямляет свои лапы, разворачивает их и приподнимает жилой отсек вверх, затем он, словно портальный кран, аккуратно отъезжает в сторону и мягко приседает вниз. Далее машина может подъехать к луноходу и пристыковать к его боковому люку "бочку" HAB, тем самым расширяя обитаемое пространство базы. Как это происходит, можно увидеть в этом ролике.

Максимальная скорость ATHLETE также составляет 10 километров в час. Преодолеваемый подъём — до 35 градусов на твёрдой поверхности и до 25 градусов на песке.

ATHLETE покинул точку посадки и опустил свою ношу вниз. На нижнем кадре ATHLETE передвигается, готовясь к стыковке с луноходом (фотографии NASA).

В ходе нынешней экспедиции её участники смоделировали 14-дневное пребывание астронавтов на Луне, доказав, что в течение этого срока два человека, к примеру, могут спокойно жить в LER, совершая выходы из него в скафандрах. Сам LER за это время преодолел по песчаной и каменистой местности 142 километра.

И пусть это ещё не окончательная машина, которую отправят на Луну, данный опытный экземпляр, по словам Майкла Гернхардта, близок к "боевому" варианту, насколько это возможно.

Как видим, скафандры оставались выключенными. Но тесты в пустыне, тем не менее, имели большую ценность. Удобно ли носить такие костюмы подолгу? Удобно ли в них собирать образцы? Под рукой ли необходимые переключатели? На нижнем кадре в кабине LER – Гэрри (фотографии NASA).

Также "крысы" смоделировали поиск потерявшихся на местности астронавтов, с применением специально созданного для Луны навигационного оборудования. Навигационные спутники GPS Луну, по понятным причинам, не обслуживают. Так что пришлось разрабатывать новый комплекс, работающий непосредственно на месте действия.

В следующем ролике можно увидеть, насколько маневрен новый луноход, как он преодолевает разные препятствия, как его экипаж покидает аппарат в скафандрах, встроенных в заднюю стенку машины, как луноход подбирает с грунта ящик для научного оборудования и образцов и как LER стыкуется со второй аналогичной кабиной.

Американцы также попробовали выяснить, как виляет на работу астронавтов на поверхности Луны режим связи с центром управления. В ходе экспедиции моделировались три типа связи: постоянная, крайне ограниченная и с задержками во времени.

Кроме того, в рамках лунной программы специалисты NASA создали небольшой беспилотный луноход K-10, который призван проводить дистанционную разведку окрестностей места посадки людей, составляя карты и передавая информацию о потенциально интересных объектах.

K-10 тоже был испытан в аризонской пустыне. Масса этого ровера составляет 80 килограммов, и он может нести до 5 килограммов научного оборудования, в том числе лидар, гигапиксельную цветную панорамную камеру и камеру для макросъёмки. Максимальная скорость этой машинки составляет 0,9 метра в секунду (фото NASA).

Программа высадки "десанта" Desert RATS в пустыне является важной составляющей лунного проекта США. Неудивительно, что именно тут можно наглядно увидеть — как будут проходить лунные миссии.

Забавно, что название Desert RATS можно также перевести как "чушь пустыни". Но представляется, что занятия этих ребят – далеко не чушь (фото NASA).