Роботы, которые изучают космос. Первый на марсе

Светящаяся на мониторах панорама составлена из кадров, присланных марсоходом на Землю. Голубое небо не должно обманывать: на Марсе оно тускло-желтое, но человеческому глазу привычнее оттенки, которые создаются светом, рассеянным нашей земной атмосферой. Поэтому снимки проходят обработку и отображаются в ненатуральных цветах, позволяя спокойно рассмотреть каждый камешек. «Геология — наука полевая, — объяснил нам профессор Имперского колледжа Лондона Санджев Гупта. — Мы любим пройтись по земле с молотком. Налить кофе из термоса, рассмотреть находки и отобрать самое интересное для лаборатории». На Марсе нет ни лабораторий, ни термосов, зато туда геологи отправили Curiosity, своего электронного коллегу. Соседняя планета интригует человечество давно, и чем больше мы ее узнаем, чем чаще обсуждаем будущую колонизацию, тем серьезнее основания для этого любопытства.

Когда-то Земля и Марс были очень похожи. Обе планеты имели океаны жидкой воды и, видимо, достаточно простой органики. И на Марсе, как на Земле, извергались вулканы, клубилась густая атмосфера, однако в один несчастливый момент что-то пошло не так. «Мы стараемся понять, каким было это место миллиарды лет назад и почему оно настолько изменилось, — сказал профессор геологии из Калифорнийского технологического института Джон Грётцингер в одном из интервью. — Мы полагаем, что там была вода, но не знаем, могла ли она поддерживать жизнь. А если могла, то поддерживала ли. Если и так, то неизвестно, сохранились ли хоть какие-то свидетельства в камнях». Выяснить все это и предстояло геологу-марсоходу.

Curiosity регулярно и тщательно фотографируется, позволяя осмотреть себя и оценить общее состояние. Это «селфи» составлено из снимков, сделанных камерой MAHLI. Она расположена на трехсуставном манипуляторе, который при объединении снимков оказался почти не виден. В кадр не попали находящиеся на нем ударная дрель, ковшик для сбора рыхлых образцов, сито для их просеивания и металлические щеточки для очистки камней от пыли. Не видны также камера для макросъемки MAHLI и рентгеновский спектрометр APXS для анализа химического состава образцов.

1. Мощным системам ровера солнечных батарей не хватит, и питание ему обеспечивает радиоизотопный термоэлектрогенератор (РИТЭГ). 4,8 кг диоксида плутония-238 под кожухом ежедневно поставляют 2,5 КВт·ч. Видны лопасти охлаждающего радиатора. 2. Лазер прибора ChemCam выдает по 50−75 наносекундных импульсов, которые испаряют камень на расстоянии до 7 м и позволяют анализировать спектр получившейся плазмы, чтобы установить состав цели. 3. Пара цветных камер MastCam ведет съемку через различные ИК-светофильтры. 4. Метеостанция REMS следит за давлением и ветром, температурой, влажностью и уровнем ультрафиолетового излучения. 5. Манипулятор с комплексом инструментов и приборов (не виден). 6. SAM — газовый хроматограф, масс-спектрометр и лазерный спектрометр для установления состава летучих веществ в испаряемых образцах и в атмосфере. 7. CheMin выясняет состав и минералогию измельченных образцов по картине дифракции рентгеновских лучей. 8. Детектор радиации RAD заработал еще на околоземной орбите и собирал данные на протяжении всего перелета к Марсу. 9. Детектор нейтронов DAN позволяет обнаруживать водород, связанный в молекулах воды. Это российский вклад в работу марсохода. 10. Кожух антенны для связи со спутниками Mars Reconnaissance Orbiter (около 2 Мбит/с) и Mars Odyssey (около 200 Мбит/с). 11. Антенна для прямой связи с Землей в Х-диапазоне (0,5−32 кбит/с). 12. Во время спуска камера MARDI вела цветную съемку с высоким разрешением, позволив детально рассмотреть место посадки. 13. Правая и левая пары черно-белых камер Navcams для построения 3D-моделей ближайшей местности. 14. Панель с чистыми образцами позволяет проверить работу химических анализаторов марсохода. 15. Запасные биты для дрели. 16. В этот лоток ссыпаются подготовленные образцы из ковшика для изучения макрокамерой MAHLI или спектрометром APXS. 17. 20-дюймовые колеса с независимыми приводами, на титановых пружинящих спицах. По следам, оставленным рифлением, можно оценить свойства грунта и следить за движением. Рисунок включает буквы азбуки Морзе — JPL.

Начало экспедиции

Свирепый Марс — несчастливая цель для космонавтики. Начиная с 1960-х к нему отправилось почти полсотни аппаратов, большинство из которых разбилось, отключилось, не сумело выйти на орбиту и навсегда сгинуло в космосе. Однако усилия не были напрасны, и планету изучали не только с орбиты, но даже с помощью нескольких планетоходов. В 1997 году по Марсу проехался 10-килограммовый Sojourner. Легендой стали близнецы Spirit и Opportunity: второй из них героически продолжает работу уже больше 12 лет подряд. Но Curiosity — самый внушительный из них, целая роботизированная лаборатория размером с автомобиль.

6 августа 2012 года спускаемый модуль Curiosity выбросил систему парашютов, которые позволили ему замедлиться в разреженной атмосфере. Сработали восемь реактивных двигателей торможения, и система тросов осторожно опустила марсоход на дно кратера Гейла. Место посадки было выбрано после долгих споров: по словам Санджева Гупты, именно здесь нашлись все условия для того, чтобы лучше узнать геологическое — видимо, весьма бурное — прошлое Марса. Орбитальные съемки указали на наличие глин, появление которых требует присутствия воды и в которых на Земле неплохо сохраняется органика. Высокие склоны горы Шарпа (Эолиды) обещали возможность увидеть слои древних пород. Довольно ровная поверхность выглядела безопасной. Curiosity успешно вышел на связь и обновил программное обеспечение. Часть кода, использовавшегося при перелете и посадке, заменилась новой — из космонавта марсоход окончательно стал геологом.

Год первый: cледы воды

Вскоре геолог «размял ноги» — шесть алюминиевых колес, проверил многочисленные камеры и протестировал оборудование. Его коллеги на Земле рассмотрели точку посадки со всех сторон и выбрали направление. Путь до горы Шарпа должен был занять около года, и за это время предстояло немало работы. Прямой канал связи с Землей не отличается хорошей пропускной способностью, но каждый марсианский день (сол) над марсоходом пролетают орбитальные аппараты. Обмен с ними происходит в тысячи раз быстрее, позволяя ежедневно передавать сотни мегабит данных. Ученые анализируют их в Обсерватории данных, рассматривают снимки на экранах компьютеров, выбирают задачи на следующий сол или сразу на несколько и отправляют код обратно на Марс.

Работая практически на другой планете, многие из них вынуждены сами жить по марсианскому календарю и подстраиваться под чуть более длинные сутки. Сегодня для них — «солдня» (tosol), завтра — «солвтра» (solmorrow), а сутки — просто сол. Так, спустя 40 солов Санджев Гупта выступил с презентацией, на которой объявил: Curiosity движется по руслу древней реки. Мелкая, обточенная водой каменная галька указывала на течение со скоростью около 1 м/с и глубину «по щиколотку или по колено». Позднее были обработаны и данные с прибора DAN, который для Curiosity изготовила команда Игоря Митрофанова из Института космических исследований РАН. Просвечивая грунт нейтронами, детектор показал, что до сих пор на глубине в нем сохраняется до 4% воды. Это, конечно, суше, чем даже в самой сухой из земных пустынь, но в прошлом Марс все-таки был полон влаги, и марсоход мог вычеркнуть этот вопрос из своего списка.

64 экрана высокого разрешения создают панораму охватом 313 градусов: Обсерватория данных KPMG в Имперском колледже Лондона позволяет геологам перенестись прямо в кратер Гейла и работать на Марсе почти так же, как на Земле. «Посмотрите поближе, вот здесь тоже следы воды: озеро было довольно глубоким. Конечно, не таким, как Байкал, но достаточно глубоким», — иллюзия была настолько реальной, что казалось, будто профессор Санджев Гупта перепрыгивал с камня на камень. Мы посетили Обсерваторию данных и пообщались с ученым в рамках мероприятий Года науки и образования Великобритании и России — 2017, организованного Британским советом и посольством Великобритании.

Год второй: cтановится опаснее

Свой первый юбилей на Марсе Curiosity встретил празднично и сыграл мелодию «С днем рожденья тебя», меняя частоту вибраций ковшика на своем тяжелом 2,1-метровом манипуляторе. Ковшиком «роборука» набирает рыхлый грунт, ровняет, просеивает и ссыпает немного в приемники своих химических анализаторов. Бур с полыми сменными битами позволяет работать с твердыми породами, а податливый песок марсоход может разворошить прямо колесами, открыв для своих инструментов внутренние слои. Именно такие эксперименты вскоре принесли довольно неприятный сюрприз: в местном грунте обнаружилось до 5% перхлоратов кальция и магния.

Вещества это не только ядовитые, но и взрывчатые, а перхлорат аммония и вовсе используется как основа твердого ракетного топлива. Перхлораты уже обнаруживались в месте посадки зонда Phoenix, однако теперь выходило, что эти соли на Марсе — явление глобальное. В ледяной бескислородной атмосфере перхлораты стабильны и неопасны, да и концентрации не слишком высоки. Для будущих колонистов перхлораты могут стать полезным источником топлива и серьезной угрозой здоровью. Но для геологов, работающих с Curiosity, они способны поставить крест на шансах обнаружить органику. Анализируя образцы, марсоход нагревает их, а в таких условиях перхлораты быстро разлагают органические соединения. Реакция идет бурно, с горением и дымом, не оставляя различимых следов исходных веществ.

Год третий: у подножия

Однако и органику Curiosity обнаружил — об этом было объявлено позже, после того как на 746-й сол, покрыв в общей сложности 6,9 км, марсоход-геолог добрался до подножия горы Шарпа. «Получив эти данные, я сразу подумал, что нужно все обязательно перепроверить», — сказал Джон Грётцингер. В самом деле, уже когда Curiosity работал на Марсе, выяснилось, что некоторые земные бактерии — такие как Tersicoccus phoenicis — устойчивы к методам уборки чистых комнат. Подсчитали даже, что к моменту запуска на марсоходе должно было остаться от 20 до 40 тыс. устойчивых спор. Никто не может поручиться, что какие-то из них не добрались с ним до горы Шарпа.

Для проверки датчиков имеется на борту и небольшой запас чистых образцов органических веществ в запаянных металлических контейнерах — можно ли стопроцентно уверенно сказать, что они остались герметичными? Однако графики, которые предъявили на пресс-конференции в NASA, сомнений не вызывали: за время работы марсианский геолог зафиксировал несколько резких — сразу в десять раз — скачков содержания метана в атмосфере. Этот газ вполне может иметь и небиологическое происхождение, но главное — когда-то он мог стать источником более сложных органических веществ. Следы их, прежде всего хлорбензол, обнаружились и в грунте Марса.

Годы четвертый и пятый: живые реки

К этому времени Curiosity пробурил уже полтора десятка отверстий, оставив вдоль своего пути идеально круглые 1,6-сантиметровые следы, которые когда-нибудь обозначат туристический маршрут, посвященный его экспедиции. Электромагнитный механизм, заставлявший дрель совершать до 1800 ударов в минуту для работы с самой твердой породой, вышел из строя. Однако изученные выходы глин и кристаллы гематита, слои силикатных шпатов и прорезанные водой русла открывали уже однозначную картину: некогда кратер был озером, в которое спускалась ветвящаяся речная дельта.

Камерам Curiosity теперь открывались склоны горы Шарпа, сам вид которых оставлял мало сомнений в их осадочном происхождении. Слой за слоем, сотнями миллионов лет вода то прибывала, то отступала, нанося породы и оставляя выветриваться в центре кратера, пока не ушла окончательно, собрав целую вершину. «Там, где сейчас возвышается гора, когда-то был бассейн, время от времени заполнявшийся водой», — пояснил Джон Грётцингер. Озеро стратифицировалось по высоте: условия на мелководье и на глубине различались и температурой, и составом. Теоретически это могло обеспечить условия для развития разнообразных реакций и даже микробных форм.

Цвета на трехмерной модели кратера Гейла соответствуют высоте. В центре расположена гора Эолида (Aeolis Mons, 01), которая на 5,5 км возвышается над одноименной равниной (Aeolis Palus, 02) на дне кратера. Отмечено место посадки Curiosity (03), а также долина Фарах (Farah Vallis, 04) — одно из предполагаемых русел древних рек, впадавших в ныне исчезнувшее озеро.

Путешествие продолжается

Экспедиция Curiosity далеко не закончена, да и энергии бортового генератора должно хватить на 14 земных лет работы. Геолог остается в пути уже почти 1750 солов, преодолев больше 16 км и поднявшись по склону на 165 м. Насколько могут заглянуть его инструменты, выше по‑прежнему видны следы осадочных пород древнего озера, но как знать, где они кончаются и на что еще укажут? Робот-геолог продолжает восхождение, а Санджев Гупта и его коллеги уже выбирают место для посадки следующего. Несмотря на гибель спускаемого зонда Schiaparelli, орбитальный модуль TGO в прошлом году благополучно вышел на орбиту, запустив первый этап европейско-российской программы «Экзомарс». Марсоход, который должен стартовать в 2020 году, станет следующим.

Российских приборов в нем будет уже два. Сам робот примерно вдвое легче Curiosity, зато его бур сможет забирать пробы с глубины уже до 2 м, а комплекс приборов Pasteur включит инструменты для прямого поиска следов прошлой — или даже сохранившейся до сих пор — жизни. «У вас есть заветное желание, находка, о которой вы особенно мечтаете?» — спросили мы профессора Гупту. «Безусловно, есть: окаменелость, — ученый ответил не раздумывая. — Но это, конечно, вряд ли произойдет. Если жизнь там и была, то только какие-нибудь микробы… Но ведь, согласитесь, это стало бы чем-то невероятным».

ПрОП-М

Первые попытки отправить на Марс подвижные аппараты предпринял СССР. В 1971 году были запущены два марсохода, которые входили в состав автоматических межпланетных станций «Марс-2» и «Марс-3».

Марсоходы назывались «Приборами оценки проходимости - Марс» (ПрОП-М): в то время еще не было достоверных сведений о марсианском грунте, и аппараты решили оборудовать двумя лыжами по бокам, на которых они должны были буквально шагать по поверхности планеты, какой бы она ни оказалась. С помощью 15-метрового кабеля они были подключены к базовой станции, которая должна была делать снимки поверхности планеты и направлять аппарат на безопасные участки.

Несмотря на небольшой размер, у ПрОП-М уже была автоматическая система управления. Его примитивные контактные датчики могли регистрировать столкновение с препятствием - в этом случае аппарат отходил назад и менял свой курс. Оперативно управлять марсоходом невозможно - сигнал от Земли до Марса идет от 4 до 20 минут.

К сожалению, двум первым марсоходам так и не довелось ступить на поверхность планеты. Спускаемый аппарат «Марс-2» разбился, а «Марс-3» потерял связь с центром управления сразу после посадки.

«Соджорнер»

Следующую попытку изучить Марс с помощью подвижных спускаемых аппаратов предприняло NASA в рамках программы Mars Pathfinder. Основной целью первой миссии агентство ставило отработку мягкой посадки. Спускаемый модуль состоял из неподвижной станции и легкого марсохода «Соджорнер».

Станция использовалась для связи с Землей, так как антенна марсохода могла передавать данные только в радиусе 500 м. Помимо этого на станции было несколько камер и собственная метеостанция. Марсоход весил около 10 кг, каждое из его шести колес вращалось самостоятельно, и он мог преодолевать препятствия высотой до 20 см и склоны до 45°. Энергию ровер получал от солнечных батарей, хотя нес на борту и три радиоизотопных элемента - для поддержания температуры в блоке с электроникой.

После того как спускаемый модуль вошел в атмосферу, его скорость была снижена защитным экраном, а затем парашютом. За несколько секунд до посадки включились тормозные двигатели и надулись амортизационные баллоны. Аппараты коснулись поверхности планеты на скорости 90 км/ч, отскочили от нее несколько раз и наконец остановились.

Так произошла первая в истории успешная посадка полностью исправного марсохода. После того как ровер съехал со станции-ретранслятора, он приступил к исследованиям: анализу близлежащих камней с помощью спектрометра . Всего он передал на Землю 550 снимков планеты и изучил 15 образцов пород. Станция в этот момент снимала панораму:

Марсоход был рассчитан на работу в течение 7-30 сол (марсианские сутки - 24 часа 40 минут), однако смог проработать 83 сола, пока станция-ретранслятор не вышла из строя и он не потерял связь с Землей. За это время «Соджорнер» проехал всего 100 метров.

«Спирит» и «Оппортьюнити»

Марсоходы второго поколения были доставлены на Марс в 2004 году в рамках программы Mars Exploration Rover. Аппараты «Спирит» и «Оппортьюнити» значительно переросли своего предшественника: они достигали 2 метров в длину и весили 185 кг. Для их посадки пришлось существенно доработать парашют и подушки безопасности, однако сам ее принцип не изменился. Новые марсоходы получились более автономными: анализируя стереоизображения со своих камер, роверы создавали трехмерную карту местности и сами выбирали наиболее безопасный маршрут. Кроме камер они несли бур и пару спектрометров, установленных на манипуляторе.

Роверы совершили успешную посадку в разных частях планеты и приступили к геологическим исследованиям. В результате анализа поверхности планеты подтвердилась гипотеза о том, что когда-то на Марсе существовали благоприятные для жизни условия. В частности, выяснилось , что миллиарды лет назад некоторые камни находились в потоке пресной воды - ранее считалось, что жидкость на Марсе если и была, то больше напоминала серную кислоту. Также был уточнен состав атмосферы планеты и проведены астрономические наблюдения.

В ходе эксплуатации марсоходов оказалось, что марсианский ветер довольно эффективно очищает солнечные батареи от пыли, благодаря чему марсоходы проработали значительно дольше запланированных 90 сол. «Спирит» путешествовал по Марсу шесть лет, но потом увяз в песчаной дюне, а «Оппортьюнити» функционирует до сих пор.

«Кьюриосити»

Марсоход третьего поколения «Кьюриосити», совершивший посадку в августе 2012 года, значительно превосходит по массе все предыдущие и представляет собой автономную химическую лабораторию. Для мягкой посадки аппарата весом почти в тонну придумали технологию «Небесный кран»: после финального торможения реактивными двигателями в 20 м от поверхности планеты «Кьюриосити» опустился со специальной конструкции на нейлоновых тросах. Благодаря этому удалось посадить марсоход на собственные колеса, после чего «Небесный кран», увеличив мощность двигателей, отлетел на безопасное расстояние.

В отличие от других марсоходов «Кьюриосити» получает энергию от радиоизотопного генератора, поэтому его мощность не зависит от времени суток и за 14 лет эксплуатации снизится лишь на 20%. Ровер несет на борту огромное количество научного оборудования, в том числе камеры с различными фильтрами, спектрометр и прибор ChemCam, который испаряет горные породы вспышками лазера и анализирует спектр излучаемого света. Помимо этого аппарат способен собирать образцы породы при помощи бура с ковшом и исследовать их в своей химической лаборатории.

«Кьюриосити» стал четвертым успешным марсоходом. В ходе своей миссии ему удалось измерить суточные колебания температур на планете, понаблюдать за солнечным затмением, найти следы древнего ручья, проанализировать сотни образцов породы и сделать бессчетное количество селфи . В настоящий момент ровер приближается к своей конечной цели - горе Шарпа , где он проведет последние исследования. После этого ему останется только делать красивые фото Марса и писать в

April 17th, 2015

1970 - Впервые робот в космосе

Первый луноход — советский "Луноход-1″, предназначенный для проведения комплекса научных исследований на поверхности Луны, был доставлен на Луну космическим аппаратом "Луна-17″ и проработал на ее поверхности почти год (с 17.11.1970 по 04.10.1971).

"Если говорить точнее, то наш лунный робот, управляемый радиокомандами с Земли, "крутил колесами" по лунной пыли в Море Дождей 301 сутки 6 часов 37 минут, прекратив исследования ближайшего к нам небесного тела в силу выработки ресурсов изотопного источника теплоты, — рассказывал ведущий конструктор "Лунохода-1" Ю. Дэльвин. — Представьте себе: на Луне аппарат был окружен космическим вакуумом, его "жалили" жесткие космические излучения, то есть радиация была такая же, как внутри атомного реактора, если не хуже. Да еще перепад температур, на освещенном Солнцем борту "трактора" плюс 150 по Цельсию, а на противоположном — минус 130! И при всем этом внутри герметичного корпуса для нормального функционирования научного оборудования за счет циркулирующего газа, подогреваемого все тем же изотопным источником, поддерживались "комнатная" температура, влажность и давление".

1976 - Рука робота впервые была применена в космических зондах Viking 1 и 2

25 лет назад "рука" робота-манипулятора зонда Viking взяла с поверхности образцы грунта и поместила их в чашки Петри с капельками питательной жидкости, помеченной изотопом радиоактивного углерода. Идея эксперимента состояла в том, что если в образце есть какие-то живые организмы, то они вступят в реакцию с питательным раствором и радиоактивный углерод выделится в виде газа. И газ выделялся. Однако специалисты интерпретировали тогда эту реакцию иначе: выделение газообразного углерода они объяснили химической реакцией с такими активными компонентами марсианского грунта как пероксиды. Они не обратили внимания на периодические изменения в количестве выделяемого газа, и период их был равен 24,66 часам - длине марсианского дня. Миллер считает, что, если бы в реакции участвовали пероксиды, то они бы быстро разложились, и никаких флуктуаций в выделении газа не было бы. А на самом деле они продолжались в течение 9 недель.

Тем не менее, на 100% в существовании жизни на Марсе Миллер все-таки не уверен, но считает, что эта вероятность превышает 90%.

2003 - Робот отправился на Марс

С космодрома на мысе Канаверал 10 июня 2003 года в 13:58 по местному времени стартовала ракета, которая доставила на Марс аппарат Spirit - первый из двух шестиколесных американских роботов-марсоходов, MER-1 (Mars Exploration Rover) стоимостью более $300 млн. Ранее старт ракеты неоднократно откладывался из-за плохой погоды. Первоначально планировалось запустить первый марсоход еще 22 мая, потом запуск был перенесён на 8 июня.

4 января 2004 года марсоход Spirit спустился на поверхность Марса. Через три недели - 25 января - Красной планеты коснулся его "близнец" под названием Opportunity.

Имена Дух и Возможность они получили от Софии Коллис - русской девочки из сибирского детского дома, удочерённой американской семьёй из города Скоттсдэйл в штате Аризона. София победила в конкурсе на лучшее название для этих роботов.

В 2004 году Spirit обнаружил на Марсе следы воды, а позднее - признаки среды, где могла бы зародиться микробиологическая жизнь. Opportunity, в свою очередь, нашёл доказательства того, что довольно большие районы Красной планеты были когда-то покрыты водой.

В мае 2009 робот Spirit попал в песчаную бурю, застрял в песках. С начала 2010 года из шести колес у него вращались только четыре - и то сильно пробуксовывали, а в марте 2010 году связь с ним была окончательно потеряна. Однако Opportunity продолжает путешествие по Марсу. Интересно, что последние года он едет задом наперёд - так инженеры хотят добиться равномерного износа его ходовой части.

В конце 2015 года Opportunity превысит запланированный срок работы в 44 раза.

Сейчас марсоход продолжает путь к Марафонской долине Марса, где Mars Reconnaissance Orbiter заметил наличие большого количества глинистых минералов.

В марте 2015 марсоход Opportunity прошёл олимпийскую марафонскую дистанцию - 42 километра 195 метров.Таким образом, марсоход Opportunity побил рекорд по пройденному расстоянию среди внеземных роверов.

Да и не предполагалось, что Opportunity будет отъезжать от места посадки (это случилось в 2004 году) более чем на один километр. Робот оказался очень любопытным.

Предыдущий рекорд принадлежал советскому "Луноходу-2", совершившему посадку на Луне в далёком 1973 году. Пройденное им расстояние оценивается в 39 километров. Причём для прохождения этой дистанции аппарату потребовалось менее пяти месяцев.

2011 - Первый робот-гуманоид в космосе

В ходе серии тестов находящийся на борту МКС американский человекоподобный робот Robonaut пожал руку американскому астронавту, командиру экипажа станции Дэниелу Бербэнку. Кроме того, андроид на языке жестов просигналил фразу Hello, world.

http://www.youtube.com/watch?v=grieVTdxsNI

http://www.youtube.com/watch?t=69&v=glLX_sKTU2I

2012 - Российские исследователи разработали и построили телеуправляемого человекоподобного робота, называемого SAR-400

К сожалению, как и его американский прототип, SAR-400 тоже не имеет ножек. Однако он может быть установлен на манипуляторе МКС и избавить астронавтов и космонавтов станции от выходов в открытый космос. Оператор SAR-400надевает шлем-дисплей, куртку и перчатки, которые точно передают движения оператора непосредственно к голове, рукам и ногам робота. Тем не менее, российские разработчики SAR-400 считают, что самое главное в этом роботе - перчатки. Перчатки должны будут передавать осязательные ощущения от от робота оператору. Правильно, чтобы техническая система стала более управляемой, необходимо ввести в неё обратную связь. Это означает, что космонавт сможет работать инструментами более аккуратно, так как он сможет "чувствовать" объект в своих руках. В случае чрезвычайной ситуации, когда рука робота оказывается сильно зажатой, это давление передается на кисть человека-оператора. И тут главное, чтобы кисть руки оператора осталась в целости и сохранности.

Российское космическое агентство тестирует робота в макете космической станции Мир. Удалённое управление роботом уже настолько точное, что робот может играть в шахматы, т.е., аккуратно передвигать фигуры на шахматной доске. Однако, нужно ещё многие и многие тесты, чтобы добиться полной управляемости роботом. Оператор должен чувствовать, что он находится в "теле" робота, (т.е., в шлеме-дисплее, куртке и перчатках) как в своём собственном теле.

Есть ещё физический предел скорости распространения информации в виде электромагнитных сигналов - это 300 000 км/c.Поэтому, телеуправляемый робот будет прекрасно работать на небольших расстояниях. А на расстояниях, например от Земли до Марса, задержка управляющих сигналов и сигналов обратной связи будет достигать 1,5 секунды. Тут уж робот должен обладать достаточным уровнем искусственного интеллекта, и что-то сделать заранее, чтобы рука оператора осталась в целости и сохранности.

http://www.youtube.com/watch?v=Um1YZj1gzU4

2012 - Космический робот ALIA ISS обучается для работы на борту космической станции.

Благодаря финансированию в 3.8 миллионам евро немецким Космическим Центром, человекоподобный робот ALIA ISS, созданный в университете г. Бремена, Германия, готовится для работы в космосе.

В течение 4-х лет в рамках проекта с названием BesMan (расшифровывается как "сценарии поведения для мобильной манипуляции") исследователи будут разрабатывать программное обеспечение, необходимое для управления дистанционными роботами в космосе. Скорее всего, робот будет подражать человеческим движениям туловища, рук и ног. Робот уже получил новую пару пятипалых рук, которые оказались значительно лучшими, чем безпалые руки, (которые могли только поднимать предметы, не требующие захвата пальцами).

Задача AILA ISS в том, чтобы использовать в космосе инструменты, а так же управлять пультом управления. Хотя робот будет удалённо управляться оператором с Земли по каналу телевизионной связи, он должен чувствовать изменения в окружающей среде, и действовать автономно, если возникнет такая необходимость. Но исследователи уже думают о новом программном обеспечении, которое будет управлять роботами разнообразных форм - от человекоподобных роботов, до роботов-многоножек. Последних планируется использовать для сборки электростанции на солнечных батареях перед тем, как отправить на Луну астронавтов.

Чтобы робот воспроизводил человеческие движения, исследователь в лаборатории выполняет действие, которое затем моделируется на компьютере. Программное обеспечение разбивает движение на части, которые (при помощи телесигнала) посылаются в космос.

2013 - "Надежда" в космосе: первые слова робота

Компания Dentsu Inc. создала двух гуманоидных роботов, которые разрабатываются в рамках проекта KIBO: робот Kirobo и Mirata. Kirobo основной астронавт, а другой робот-дублёр на Земле под названием Mirata следила за любыми проблемами или неисправностями, с которыми Kirobo мог столкнуться во время своей миссии в космосе.

Робот Kirobo был отправлен на борту грузового космического корабля Kounotori HTV4 4 августа 2013 года с космодрома японского Космического центра Танэгасима (Tanegashima Space Center), 10 августа прибыл на Международную космическую станцию (МКС). И провел в общей сложности восемнадцать месяцев в качестве первого в мире эксперимента беседы в космическом пространстве между роботом и человеком - астронавтом Коичи Ваката из JAXA, а также провёл исследования для будущего, в котором люди и роботы будут сосуществовать.

10 февраля Надежда благополучно вернулся на Землю на борту грузового корабля CRS-5 Dragon SpaceX, который приводнился в Тихом океане у берегов Калифорнии, а затем вернулся в Японию12 марта. Первые слова Kirobo после возвращения домой были: "С высоты Земля казалась большим синим светодиодом".

В подведении итогов сессии сотрудничества научно-исследовательского центра передовых наук и технологий Университета Токио, ROBO GARAGE Co., Ltd., Toyota Motor Corporation, и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) 2015 года , состоявшейся в Национальном музее развивающейся науки и инноваций в Токио, участники проекта дали краткий отчёт и показали видео деятельности робота на борту МКС.

http://www.youtube.com/watch?v=xqShesZ3v-g

Эрика Огава (Erika Ogawa), вице-президент Guinness World Records Ltd, представила две записи Kirobo для Книги рекордов Гиннесса:

- "Kirobo(Япония) - первый робот в космосе, который прибыл на Международную космическую станцию 10 августа 2013"
- "Наибольшая высота, на которой робот смог пребывать и вести разговор, была 414,2 км над уровнем моря на Международной космической станции 7 декабря 2013 года"

Первая фраза, которую сказал Kirobo, была на японском и при переводе звучала примерно так: "В этот день в 2013 году робот прошёл маленький шаг в яркое будущее, которое ждёт всех нас”.

http://www.youtube.com/watch?t=109&v=AGuurLH_JCU

2013- Робот Джастин ремонтирует станци

Робот Джастин (Justin) очень ловкий и умелый человекоподобный робот, который может справиться со сложной для человекоподобных роботов задачей: приготовить кофе. А теперь его учат ремонтировать спутники.

Джастин был разработан в Институте Робототехники и Механотроники, части немецкого Космического Центра в Германии. Робот выпускается в нескольких конфигурациях, включая одну с колесами. У космической версии есть голова, туловище и руки, но нет ни колёс, ни ног, потому что он будет стационарно смонтирован на космическом корабле или спутнике.

Задача состоит в том, чтобы использовать Джастина для ремонта или дозаправки спутников. Его создатели говорят, что было бы идеально, если бы робот работал автономно. Чтобы заменить модуль или дозаправиться, например, астронавт просто нажал бы кнопку, и робот сделал бы всё остальное самостоятельно.

Но это - в долгосрочной перспективе. Пока что исследователи полагаются на другой подход: удалённо управляемый робот. Оператор управляет роботом с Земли, используя установленный на голове перед глазами дисплей и своего рода "экзоскелет" кисти руки. Таким способом оператор видит то, что видит робот, и чувствует те же усилия, которые испытывает робот, манипулируя инструментами.

На голове Джастина установлены две видеокамеры, используемые для создания стереоскопического изображения. Благодаря этому оператор может получить ощущение глубины, управляя своими руками. Руки и пальцы робота оборудованы датчиками усилия и вращающего момента, чтобы обеспечить оператору обратную связь. В результате оператор чувствует, трудно ли роботу, например, открутить винт, с которым он сейчас возится.

Вступив в 21 век, мы видим поразительные успехи космической техники - вокруг Земли обращаются десятки тысяч спутников, космические аппараты совершили посадку на Луну, привезя оттуда образцы грунта. Впоследствии на Марс и Венеру опускались автоматические зонды, несколько космических аппаратов покинули пределы Солнечной Системы и несут на себе послания Внеземным Цивилизациям. И это только начало.

Розетта

Розетта - космический аппарат, предназначенный для исследования кометы. Разработан и изготовлен Европейским космическим агентством в сотрудничестве с NASA. Космический аппарат запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова - Герасименко. Состоит из двух частей: собственно зонда «Розетта» и спускаемого аппарата «Филы».

Название зонда происходит от знаменитого Розеттского камня - каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один - иероглифами, другой - демотическим письмом), а третий написан на древнегреческом языке. Сравнивая тексты Розеттского камня, учёные смогли расшифровать древнеегипетские иероглифы; с помощью космического аппарата «Розетта» ученые надеются узнать, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.

Кассини-Гюйгенс

Кассини-Гюйгенс - автоматический космический аппарат, созданный совместно НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством. Кассини-Гюйгенс предназначен для исследования планеты Сатурн, колец и спутников. Аппарат состоит из орбитальной станции - искусственного спутника Сатурна Кассини и спускаемого аппарата с автоматической станцией Гюйгенс, предназначенной для посадки на Титан.

Кассини-Гюйгенс был запущен 15 октября 1997 года. 1 июля 2004 года после торможения вышел на орбиту спутника Сатурна. Общие затраты на миссию превышают 3.26 млрд долларов США.

Мангальян

Мангальян - индийская автоматическая межпланетная станция, предназначенная для исследования Марса с орбиты искусственного спутника. Для Индии это первый запуск космического аппарата к Марсу и первый запуск космического аппарата к другой планете. Основная цель первой индийской миссии к Марсу - разработка технологий, необходимых для успешного осуществления следующих этапов полёта космического аппарата к Марсу. Научные цели - исследование поверхности (детали поверхности - кратеры, горы, долины и т. д., морфология, минералогия) и атмосферы Марса индийскими научными приборами.

Космический телескоп «Хаббл»

Это автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла. Телескоп «Хаббл» - совместный проект НАСА и Европейского космического агентства. Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь - в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7-10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.

Первое упоминание концепции орбитального телескопа встречается в книге Германа Оберта «Ракета в межпланетном пространстве», изданной в 1923 году. В 1946 году американский астрофизик Лайман Спитцер опубликовал статью «Астрономические преимущества внеземной обсерватории».

За 15 лет работы на околоземной орбите получил 1 млн изображений 22 тыс. небесных объектов - звёзд, туманностей, галактик, планет. Поток данных, которые он ежемесячно генерирует в процессе наблюдений, составляет около 480 ГБ. Общий их объём, накопленный за всё время работы телескопа, составляет примерно 50 терабайт. Более 3900 астрономов получили возможность использовать его для наблюдений, опубликовано около 4000 статей в научных журналах.

Хаябуса-2

«Хаябуса-2» - автоматическая межпланетная станция Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), предназначенная для доставки образцов грунта с астероида класса C.

Марсоход Curiosity

Марсоход третьего поколения представляет собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше. Запуск «Кьюриосити» к Марсу состоялся 26 ноября 2011 года, мягкая посадка на поверхность Марса - 6 августа 2012 года. Предполагаемый срок службы на Марсе - один марсианский год (686 земных суток).

Название «Кьюриосити» было выбрано в 2009 году среди вариантов, предложенных школьниками, путём голосования в сети Интернет. Среди других вариантов были Adventure («Приключение»),Amelia, Journey («Путешествие»), Perception («Восприятие»), Pursuit («Стремление»), Sunrise («Восход»), Vision («Видение»), Wonder («Чудо»).

400 человек обеспечивает работу Кьюриосити с Земли - 250 учёных и примерно 160 инженеров. «Кьюриосити» запрограммирован каждый год петь себе песню Happy Birthday.

Марс-экспресс

«Марс-экспресс» - автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства, предназначенная для изучения Марса. Космический аппарат состоял из орбитальной станции - искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией «Бигль-2».

2 июня 2003 «Марс-экспресс» стартовал на космодроме «Байконур» с помощью ракеты-носителя «Союз-ФГ» с разгонным блоком «Фрегат». Благодаря снимкам косморобота учёные смогли сконструировать и представить трёхмерные модели марсианских ландшафтов.

Робонавт-2

Робонавт-2 - робот, живущий на МКС. Он представляет собой безногую (до 2014 года) человекоподобную фигуру, голова которой выкрашена золотой краской, а торс - белой. На руках у робонавта по пять пальцев с суставами наподобие человеческих. Машина умеет писать, захватывать и складывать предметы, держать тяжёлые вещи, например, гантель весом 9 кг. Робот пока не имеет нижней половины тела.

В шлем R2 вмонтированы четыре видеокамеры, благодаря им робот не только ориентируется в пространстве, но и транслирует с них сигналы на мониторы диспетчеров. Также в шлеме находится и инфракрасная камера. Общее число датчиков и сенсоров - более 350. Дальнейшее развитие проекта «Робонавт» предусматривает высадку робота на поверхность Луны. С помощью него учёные будут удалённо «ходить» по поверхности, изучать лунный грунт, настраивать оборудования.

После того, как к роботу-гумоноиду подсоединили ноги в 2014 году, его общий рост составил 2.7 метров. Каждая нога робота имеет семь соединений.

Автоматическая межпланетная станция Dawn (рус. Рассвет) была запущена НАСА 27 сентября 2007 года для исследования астероида Весты и карликовой планеты Цереры. К Церере аппарат «Dawn» приблизился 6 марта 2015 года. «Он должен проработать на орбите Цереры до июля 2015 года.

Робот Декстр

Это второй робот на МКС. Декстр (также известный как «гибкий манипулятор специального назначения») - двурукий манипулятор, являющийся частью мобильной обслуживающей системы Канадарм2 на МКС. Его целью является расширение функциональности этой системы, позволяющей выполнять действия за бортом станции без необходимости выхода в открытый в космос.

Декстр является вкладом Канады в проект МКС. Название «Декстр» происходит не от имени главного героя одноименного сериала, а от английского слова dexterity - гибкость, ловкость, проворство. Также его часто называют «Canada hand» («Канадская рука»).

Марсоход «Оппортьюнити»

Это второй марсоход космического агентства НАСА (Curiosity - третий). Был выведен с помощью ракеты-носителя Дельта-2 7 июля 2003 года. На поверхность Марса опустился 25 января 2004 года тремя неделями позже первого марсохода Спирит. Основной задачей миссии было изучение осадочных пород, которые, как предполагалось, должны были образоваться в кратерах (Гусева, Эребус), где когда-то могло находиться озеро, море или целый океан.

В конце апреля 2010 года продолжительность миссии достигла 2246 сол, что сделало её самой длительной среди аппаратов, работавших на поверхности «красной планеты». На сегодняшний день Оппортьюнити продолжает эффективно функционировать, уже более чем в 40 раз превысив запланированный срок в 90 сол. За неоценимый вклад Оппортьюнити в изучение Марса, в его честь был назван астероид 39382.

Марс Одиссей

Это действующий орбитальный аппарат НАСА, исследующий Марс. Главная задача, стоящая перед аппаратом, заключается в изучении геологического строения планеты и поиске минералов. Аппарат был запущен 7 апреля 2001 года.

Станция «Юнона»

Автоматическая межпланетная станция НАСА Юнона была запущенна 5 августа 2011 года для исследования Юпитера. Целью миссии является выход аппарата на полярную орбиту искусственного спутника газового гиганта в 2016 году, изучение магнитного поля планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твёрдого ядра. Кроме того, аппарат должен заняться исследованием атмосферы планеты - определением содержания в ней воды и аммиака, а также построением карты ветров.

Находясь на орбите Юпитера, «Юнона» будет получать всего 4 % от того солнечного света, который аппарат мог бы получать на Земле, однако улучшения в технологии изготовления и эффективности панелей в течение последних десятилетий смогли позволить использовать солнечные панели приемлемых размеров на расстоянии в 5 а.е. от Солнца.

Вояджер-1

«Вояджер-1» - самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком. На 25 марта 2015 года «Вояджер-1» находился на расстоянии в 130,888 а. е. (19 580 млрд км, или 0.002056 св. года) от Солнца - расстояние, преодолеваемое лучом света за 18 часов и 8 минут.

«Вояджер-1» - автоматический зонд, исследующий Солнечную систему и её окрестности с 5 сентября 1977 года. В настоящее время находится в рабочем состоянии и выполняет дополнительную миссию по определению местонахождения границ Солнечной системы, включая пояс Койпера. Первоначальная миссия заключалась в исследовании Юпитера и Сатурна. «Вояджер-1» был первым зондом, который сделал детальные снимки спутников этих планет. На борту аппарата закреплена золотая пластина, где для предполагаемых инопланетян указано местонахождение Земли, а также записаны ряд изображений и звуков. В первой половине 2012 года аппарат вышел на границу межзвёздного пространства.

Новые горизонты

New Horizons - автоматическая межпланетная станция НАСА, предназначенная для изучения Плутона и его естественного спутника Харона. Запуск осуществлён 19 января 2006 года, с пролётом Юпитера в 2007 году (и ускорения в поле его тяготения) и Плутона в 2015 году. После пролёта мимо Плутона аппарат, возможно, изучит один из объектов пояса Койпера. Полная миссия «Новых горизонтов» рассчитана на 15-17 лет.

«Новые горизонты» покинул окрестности Земли с самой большой из всех космических аппаратов скоростью. В момент выключения двигателей она составила 16.26 км/с (относительно Земли). Полет от Земли до Луны занял у зонда 8 часов 35 минут и проходил со скоростью 58 тыс. км/ч, что является рекордной скоростью для аппарата, запущенного по направлению к Луне. Однако, следует учитывать, что скорость аппарата (в отличие от миссий, ориентированных на спутник Земли) не снижалась для выхода на окололунную орбиту.

Advanced Composition Explorer

Робот для самых жарких точек. Это аппарат, запущенный NASA в рамках программы исследования Солнца и космического пространства «Эксплорер» для изучения таких видов материи, как энергетические частицы солнечного ветра, межпланетная и межзвёздная среда, а также галактическая материя.

MarsExplorationRover– это знаменитая программа NASA, направленная на всестороннее исследование планеты Марс. В рамках данной программы практически одновременно на поверхность «красной планеты» были доставлены два марсохода – Spirit и Opportunity. В 2012 году, в связи с выходом из строя аппарата Spirit и с постановкой новых научных задач, NASA доставляет на поверхность планеты марсоход нового поколения Curiosity, который ощутимо больше и тяжелее своих предшественников.

Первые шаги по планете Марс: Spirit и Opportunity

Марсоход Spirit опустился на поверхность Марса 3 января 2004 года. Opportunity присоединился к нему уже 25 января того же года. Что касается третьего всемирно известного марсохода Curiosity, то он достиг поверхности Марса 6 августа 2012 года, и сразу же приступил к работе.

Нужно сказать, что Spirit осуществил ряд интересных открытий. В частности, по результатам проб марсианского грунта, сделанных этим аппаратом, учёные смогли выдвинуть гипотезу о том, что в прошлом на Марсе были отличные условия для жизни микроорганизмов. Не смотря на то, что миссия этого марсохода должна была продлиться 90 дней, его использовали свыше шести лет. Связь со Spirit прервалась 23 июля 2010 года.

Opportunity, прибывший на три недели позже, чем Spirit работает до сих пор. Нужно отметить, что именно Opportunity смог найти на Марсе следы целого пересохшего океана. Кроме того, ему принадлежат очень точные измерения различных параметров марсианской атмосферы.

Исследование Марса Curiosity

Марсоход Curiosity – это не просто прекрасный марсианский вездеход нового поколения, но ещё и довольно крупная автономная химическая лаборатория. Основной задачей использования данного аппарата является проведение целого ряда глубоких исследований грунта и атмосферы. Сейчас марсоход занимается изучением геологической истории «красной планеты» в кратере Гейла, где есть возможность работать с глубинными грунтами.

Марсоход, который весит на Земле 900 кг 3 метра длины и 2,7 метра ширины, имеет 3 пары колес диаметром 50 см, способен передвигаться в любом направлении и передавать на Землю данные о проб грунта, снимки с поверхности планеты и другую ценную информацию. Ожидаемое время миссии 1 марсианский год, что равно 687 земных дней.

Первая цель после посадки, которую NASA Curiosity благополучно совершил 6 августа этого года в кратер Гейла диаметром в 150 км, стало путешествие к подножью горы Шарпа. Сама гора имеет высоту 5,5 км. Задача изучить версию воздействия водных потоков, которыми когда-то подвергались склоны горы Шарпа, но на данный момент марсоход на месте посадки обнаружил не так много воды, как того ожидалось по расчетам, всего 1,5%. А ведь предполагали ее наличие от 5,6 до 6,5%.

Основные результаты работы Curiosity состоят в том, что им была определена двухслойность марсианского грунта. Первый, так называемый сухой слой, практически не содержит воды. В то же время, на глубине свыше 40 см. содержание воды составляет порядка 4%.

И вот, получены качественные при помощи наложенных фильтров снимки с марса, который передал марсоход Curiosity. На одном из снимков виднеется подножье горы Шарпа к которой следует Curiosity.

Тем не менее, первые данные настоящей хроники с Марса получены. Температура окружающего воздуха +3 градуса по Цельсию и несколько любопытных снимков, на одном из них хорошо видна гора Шарпа к которой движется марсоход. Правда, достигнет ее он только к новому году на земле, ведь его скорость очень низкая, всего 0,14 км/ч.

(Видео поверхности планеты Марс, переданное марсоходом Curiosity)

Перед тем, как направиться к горе, марсоход NASA Curiosity проверил всю аппаратуру, сделал множество снимков, пошевелил буром и опробовал лазерную пушку, назначение которой не защита от марсиан, а сбор анализа образцов почвы и воздуха на расстоянии.

На данный момент из трёх марсоходов, запущенных в период с 2003 года, на Марсе работают два. За это время сделано множество научных открытий разных масштабов.

Ведущие мировые эксперты полагают, что основой успеха американских марсоходов является умение их создателей учиться на собственных ошибках. Соответственно, каждый новый аппарат становится более совершенным, чем его предшественники.

Любопытный факт. Сотрудники Nasa предусмотрели вариант первого знакомства с "марсианами". Так после приземления, марсоход первым делом обратился с приветствием к пустынной планете голосом директора NASA Чарльза Болдена и переслал на землю песню Will.I.Am.