Космос, это захватывающая сфера деятельности для человечества. Эта деятельность позволяет людям отвечать на фундаментальные вопросы о происхождении Вселенной, помогать нашей жизни на Земле (например, метеорологические спутники и GPS) и совершенствовать научно-технический потенциал, что приводит к появлению широкого спектра изобретений и новых процессов. Однако космос является крайне неблагоприятной средой для человека.
Вредные излучения, экстремальные температуры, отсутствие подходящей атмосферы или отсутствие таковой, большие расстояния, которые необходимо преодолеть, длительные задержки и перерывы связи вот лишь некоторые из факторов, делающих космос неприязненной средой для человека.
Общеизвестно, что потребность в деятельности космонавтов во вне корабельных полетах резко увеличивает стоимость полета из-за систем жизнеобеспечения и мер предосторожности, которые должны быть приняты для обеспечения безопасности астронавтов во время вне корабельных полетов.
Решением этих проблем является использование роботизированных устройств, способных работать длительное время с минимальным контролем или даже автономно.
Такие устройства разрабатывались в течение последних пятидесяти лет и включают в себя космические роботы, роботы для исследования планеты, роботы для космических структур и спутники. В стадии разработки ученых находятся дополнительные планы по разработке роботизированной космической техники всех типов. Очевидно, что в будущем исследование и коммерциализация космоса будут включать использование роботов в качестве жизненно важной вспомогательной технологии.
С другой стороны, в настоящее время на Земле важной тенденцией является миниатюризация устройств и процессов и способность действовать в очень малых масштабах, в том числе, а в некоторых случаях, и в меньшем масштабе, чем Нано-Масштабы.
Такая миниатюризация обеспечивает значительное увеличение объема, массы и мощности устройств, приводит к получению материалов с непревзойденными свойствами и возможностями вмешательства на клеточном уровне. Миниатюрные мобильные роботы в масштабе нескольких см и с разрешением в несколько микрон были разработаны учеными, для обеспечения мобильных микро инструментов, оказания помощи в манипулировании клетками в биологических экспериментах и в микро механизме или сборке микро электромеханических систем.
Помимо мобильности, эти роботы обладают такими возможностями, как манипулирование объектами с обратной связью по усилию, двусторонняя связь, встроенные контроллеры, визуальная обратная связь и значительная автономия энергопотребления. В дополнение к вышеперечисленным разработкам предусматривается использование меньших по размеру роботов, работающих в Нано-Метровом масштабе. Размеры таких Нано-Роботов могут быть в диапазоне 0,1-10 мкм и могут быть реализованы с использованием контролируемых биологических микроорганизмов или магнитных Нано-Капсул, управляемых улучшенными градиентными катушками с помощью систем магнитно-резонансной томографии.
В связи с этим возникает естественный вопрос о том, в какой степени на деятельность космических роботов влияет тенденция к миниатюризации, наблюдаемая в наземных приложениях в целом и, в частности, в робототехнике. Можно выявить сходства и различия. Например, в робототехнике термины микро или Нано-Метр относятся либо к размерам самого робота с точки зрения микрометров или нанометров, либо к разрешению в микрометрах или нанометрах, которое этот робот имеет при работе со своей средой.
Это связано с тем, что роботы человеческого масштаба, работающие в задачах человеческого масштаба, берутся за основу для сравнения.
Однако в космосе масштаб задач очень разный и, точнее говоря, гораздо больше. Как космические исследования ученых, так и масштабы орбитальных систем с точки зрения орбит, расстояний, потребностей в энергии и многое другое являются очень большими по сравнению с масштабами деятельности человека на суше.
Поэтому, несмотря на эволюцию процесса миниатюризации, одни и те же термины в большинстве случаев относятся к разным масштабам. Это хорошо видно на примере Нано-Спутников или даже Пико-Спутников, оба из которых не будут квалифицироваться как таковые в соответствии с наземной роботизированной терминологией.
Миниатюризация затрагивает космические роботизированные системы двумя фундаментальными способами:
- Путем уменьшения размеров и веса компонентов, что позволяет космической роботизированной системе расширить свои общие возможности за счет сохранения более или менее ее размеров.
- Путем уменьшения ее общего размера при сохранении тех же возможностей.
В первом случае роботизированная система не может быть уменьшена в размерах, поскольку объекты, на которых она работает, остаются крупными, как, например, роботизированные манипуляторы Международной космической станции. Во втором случае размер может быть уменьшен за счет сохранения более или менее первоначальных возможностей. Это касается Нано-Спутников.
