СМИ сообщают, что российскими инженерами разработана конструкция планетохода для передвижения по поверхности планеты Титан, которая является спутником планеты-гиганта Сатурна.
Выполнена эта работа была в институте №6 "Аэрокосмический" МАИ. И самое интересное, пожалуй, это его ходовая часть, состоящая из двух "архимедовых винтов" — придумки ещё великого Архимеда из Сиракуз. Что это такое? Попросту говоря — винт, что крутится в вашей мясорубке. В ней он измельчает мясо, а вот на двух таких винтах можно даже ездить. Ну, а о том, какие ещё необычные движители могут быть использованы на исследовательских планетоходах для изучения планет нашей Солнечной системы, мы и расскажем.
"Титановый" аппарат походит на танк, поставленный на "архимедовы винты" или, как их ещё называют, шнеки. Такая конструкция движителя позволяет с одинаковой эффективностью двигаться и по суше, например, по песку, и плыть по воде (ведь внутри они пустые и могут служить поплавками!), а также по болоту. Для Титана такая вездеходность важна особенно, ведь как считается, там могут быть водоёмы, наполненные жидкими углеводородами, снег из замёрзших газов, а также лёд. Вот по асфальту такая машина идёт не очень хорошо: разрушаются и спиральные рёбра самого винта, и асфальтовое покрытие. Но на Титане его нет, а значит и разрушать ничего не придётся!
Отличие шнеков от винтов для мясорубки состоит в том, что шнек имеет в основе цилиндр большого диаметра, а вот сами винты над поверхностью этого цилиндра выступают незначительно. Благодаря этому внутренний объём шнеков превращает их в отличные поплавки. Двигаться шнекоход может за счёт вращения винтов и вперёд, и назад, и даже катиться боком. Поворачивает он как танк: один шнек тормозится, а другой работает, и так совершается поворот с большим радиусом. С малым радиусом, то есть практически на месте, шнекоход можно развернуть, заставив шнеки вращаться один вперёд, другой — назад. Очень удобно, не правда ли?
Кстати, сам Архимед придумал свой вид для подъёма воды. Он у него вращался в трубе, один конец которого находился в нижнем водоёме, а другой, соответственно в верхнем. Вращаясь в трубе, винт подавал порции воды наверх. Но, разумеется, точность изготовления всех деталей такого водоподъёмника должна была быть очень высокой.
Вот только лететь до Титана аппарату с "титаноходом" на борту придётся около десяти лет. Быстрее не получится, если мы хотим отправить туда солидный полезный груз и сэкономить на топливе. А там "титаноход", скорее всего, будет спущен на поверхность планеты на парашюте и начнёт по ней передвигаться и проводить исследования. А вдруг даже в его суровых условиях обнаружится жизнь?
Причём сначала информация пойдёт на орбитальный аппарат, а уже оттуда на Землю. Сам "титаноход" останется там, как памятник дерзновенности человеческой мысли!
Питание машины будет осуществляться за счёт электробатареи, работающей на основе ядерного распада. То есть по сути — миниатюрного атомного реактора. Впрочем, не такого уж и миниатюрного. Размеры батареи примерно кубический метр. Так что наш шнекоход будет иметь в длину и в высоту не меньше полутора метров, и ещё метр в ширину.
Какими ещё движителями могут быть оснащены аппараты для изучения планет, вращающихся вокруг Солнца, ведь условия на них встречаются самые разные? Вспомним для начала Луну и Марс, куда такие аппараты уже отправлялись. Ничего экзотического! На них использовались обычные, в принципе, колёса. Ну, может и не совсем обычные — без шин, но тем не менее именно колёса, а не, скажем, гусеницы. Машина на гусеницах была бы, скажем так, вездеходнее, но сам этот движитель по сравнению с колёсным намного сложнее и тяжелее. А ведь на космических аппаратах приходится экономить буквально каждый грамм.
Начнём с Меркурия — планеты, ближайшей к Солнцу. Там очень жарко (+427 °C) на солнечной, то есть дневной стороне и холодно (-173 °C) на ночной. Очередной исследовательский аппарат к Меркурию стартовал 20 октября 2018 года, однако приблизиться к этой планете он сможет лишь в 2025 году! Вот только планетохода на нём, увы, нет.
В любом случае шасси на машине для Меркурия должно иметь "скелетный профиль, чтобы оно как можно меньшей поверхностью контактировало с перегретой почвой. И ещё — над таким аппаратом обязательно должен быть предусмотрен жаропрочный "зонтик" для защиты от Солнца. Пусть даёт какую-никакую, а тень!
В 1961 году на экраны СССР вышел научно-фантастический кинофильм "Планета бурь" про экспедицию советских и американских космонавтов на планету Венера, где они встретили живых динозавров и даже плотоядную растительность. Там же был показан и фантастический "венероход" — машина на воздушной подушке. На самом деле на поверхности Венеры любому планетоходу, да и людям, конечно, пришлось бы очень плохо. Ведь Венера является самой горячей планетой в Солнечной системе: средняя температура её поверхности +462 °C, что выше, чем на Меркурии. А ещё там очень высокое давление и она покрыта слоем облаков из серной кислоты. К тому же атмосфера Венеры — это один сплошной ураган со скоростью ветра 120-140 м/сек (432-504 км/ч). Так что вездеходам там практически нечего делать. Но вот дроны, которые летают выше линии ураганных ветров, где и температура, и давление вполне приемлемы, снабжённые искусственным интеллектом, — они вполне могли бы проводить исследования и атмосферы, и венерианской поверхности, а полученные сведения передавать на орбитальный спутник-ретранслятор.
Самый загадочный объект Солнечной системы — это Ио, спутник Юпитера. Большую часть его поверхности занимают плоские равнины, покрытые серой или её замерзшим диоксидом. Но там же есть и высокие горы, где замечен активный вулканизм с выбросами лавы. Наблюдал эту планету и приближался к ней целый ряд космических аппаратов, но вот людям на её поверхности быть противопоказано из-за высокого уровня радиации: человек на поверхности Ио получал бы дозу радиации около 3600 рад (36 Гр) в день! Лавовые потоки на её поверхности могут состоять из расплавленной серы, а значит тамошнему планетоходу нужно иметь такую ходовую часть, чтобы он не мог в ней завязнуть. Например, шестикатковое шасси с квадратными колёсами, имеющими рельефные грунтозацепы. Чётные или нечётные колеса с каждой стороны должны быть сдвинуты относительно других на 180°, что только лишь повысит проходимость такой машины.
Ганимед — спутник Юпитера, крупнейший спутник в Солнечной системе. Поверхность у него ледяная, а под ней, как считают, находится океан жидкой воды. Такой же незамерзающий океан находится и на Европе, тоже спутнике Юпитера, имеющей относительно гладкую ледяную поверхность. Однако, что она представляет собой, в точности неизвестно. Может быть, там сплошные торосы высотой в несколько метров, которые любому планетоходу окажутся не по зубам.
Существует другой проект: отправить на Европу атомный зонд ("Криобот"), который расплавил бы поверхностный лёд, достиг океана из жидкой воды и превратился бы в подводный аппарат ("Гидробот"). Его задача — собрать нужные образцы и отправить их на Землю. При этом и "Криобот", и "Гидробот" следует тщательно стерилизовать для предотвращения загрязнения подповерхностного океана Европы земными микроорганизмами. Подобное исследование можно было бы провести и на Ганимеде, но там это было бы сложнее по ряду причин. Впрочем, разработка реального проекта для подобной миссии на этих планетах пока что ещё очень далека от стадии технического воплощения.