12 апреля мы выпустили большой материал о мировой космонавтике. Но исследование и освоение новых планет невозможно без техники. Как бы не убеждали нас научно-фантастические фильмы в возможности «смело идти туда, куда не ступала нога человека», на деле первыми на новых планетах будут именно роботы. О робототехнике в образовании и ее возможностях в будущем рассказывает Михаил Сергеевич Богданов, руководитель ресурсного центра ИНО МГПУ.
Если материал показался интересным – поставьте, пожалуйста, в конце лайк. Есть вопросы – задавайте, мы ответим!
Робототехника и инженерные решения – области науки и техники, которые занимаются созданием и изучением роботов. Они становятся все более популярными в образовательной сфере. Робототехника – это сочетание механики, электроники, программирования и управления системами.
Введение робототехники в образование помогает развивать навыки критического мышления и решения проблем. Работа над проектами требует от учащихся анализа данных, поиска и принятия решений. Это:
- развивает логическое мышление и аналитические способности;
- стимулирует интерес к науке и технике;
- дает возможность увидеть практическое применение научных знаний и технологий в различных областях.
Космические технологии тесно связаны с процессами проектирования и создания роботов. Эти две области науки имеют множество общих черт и взаимно влияют друг на друга.
Как изучают космос с помощью роботов
- 14 сентября 1959 года на поверхность Луны опустилась станция «Луна-2». Она обнаружила и смогла зафиксировать неизвестное космическое явление – солнечный ветер.
- В октябре 1959 года автоматическая станция «Луна-3» сфотографировала обратную сторону Луны.
- 30 октября 1967 года впервые в истории на орбите состоялась автоматическая стыковка непилотируемых аппаратов «Космос-186» и «Космос-188».
- В сентябре 1968 года аппарат «Зонд-5» облетел вокруг Луны с живыми существами на борту и успешно вернулся на Землю.
- 17 ноября 1970 года заработал первый в истории ровер (планетоход) – «Луноход-1». Основной его задачей была фотосъемка лунной поверхности, исследование физических и химических проб лунного грунта. Аппарат управлялся с Земли.
- В декабре 1970 автоматическая станция «Венера-7» 33 минуты передавала данные из атмосферы, 20 минут – с поверхности планеты. Возможным это достижение сделали предыдущие станции-роботы, а следующие смогли передать на Землю снимки поверхности Венеры.
- 24 сентября 1970 года автоматическая станция «Луна-16» собрала и погрузила в возвращаемый модуль 101,5 грамма лунного грунта, которые успешно были доставлены на Землю.
- В 1971 году были запущены сразу две автоматические станции к Марсу. Одна из них, «Марс-3», достигла поверхности планеты и в течение 20 секунд передавала оттуда данные. Затем станцию разрушила песчаная буря.
- США больше внимания уделяли практическому использованию околоземного пространства. Им принадлежат первый спутник связи (1958), разведывательный спутник Дискаверер-2 (1959), фотоснимок с орбиты (1959), метеорологический спутник (Тирос-1), космический телескоп (1968). В 1984 году США справились с починкой спутника прямо на орбите, в том же году сумели вернуть спутник на землю.
- Американские аппараты пролетели вокруг практически всех планет Солнечной системы первыми или одними из первых. В 1973 году инженеры США сумели добиться от космического аппарата 3-й космической скорости.
- В 1971 году был запущен первый искусственный спутник Марса, в 1989 – первый спутник Юпитера. Много научных данных о Юпитере дал спускаемый зонд Galileo.
- В 1977 году США запустили два космических зонда – Voyager-1 и Voyager-2, облетевшие планеты-гиганты Солнечной системы. Voyager-1 стал первым аппаратом, который покинул пределы гелиосферы. Оба аппарата передали на Землю важные данные о Солнечной системе и её границах.
И это далеко не все достижения роботов в Космосе! Что уж говорить о Земле. Здесь роботы используются на тяжелых производствах, всё больше заменяют людей при работе на конвейере, проникают в труднодоступные места, помогают в разминировании, доставке продуктов и воды людям, терпящим бедствие. С помощью роботов проводятся медицинские процедуры, в том числе сложнейшие операции, когда хирург находится в одном городе, а пациент и робот – в другом. Всё более удачными становятся попытки создать человекоподобных роботов – андроидов. Но до венца развития робототехники еще далеко.
Проблемы ждут решения!
С точки зрения инженеров, работающих над проблематикой космических роботов, вот пять основных проблем, которые ждут решений.
- Задержки сигнала – от 2-4 секунд до Луны до 22 минут до Марса, не говоря уже о дальних планетах и тем более полётах за пределы Солнечной системы.
- Обслуживание: планетоход не может починить сам себя. Иногда это приводит к небольшим неприятностям (Луноход-1 зачерпнул песок антеннами, но смог отряхнуться), а иногда – к досрочному окончанию миссии. Любая случайность, потеряна важная деталь – и всё, мастерской рядом нет.
- Надёжность техники (отказы систем, в том числе на этапах вывода на траекторию, торможении).
- Ошибки в приземлении, которые приводят к разрушению станций-роботов.
- Особые условия работы: солнечная и космическая радиация, перепады температуры и давления, метеориты.
Способы решения части этих проблем уже есть, но они далеки от совершенства. Поэтому снижение интереса родителей к робототехнике вызывает у специалистов недоумение. Ведь в основе этого безусловно интересного для ребят занятия лежат математика, физика и информатика – сложные предметы, наглядное изучение которых с раннего детства закладывает отличную базу для школьного курса.
Неважно, станет ребёнок в будущем конструктором роботов или нет. Главное – показать ему возможности, заронить интерес к точным наукам, отпустить в полёт фантазию. В будущем всё это ему обязательно пригодится!
