Пока мир потихоньку мечтает об андроидах и прочих антропоморфных роботах, проще говоря, машинах «с руками», мы ищем более нестандартный подход — летающих роботов «с винтами». Нет, конечно, роборуки у них тоже могут быть, но обо всём по порядку. Речь о дронах, которые могут пригодиться на Российской орбитальной станции. Разумеется, не таких, как земные коптеры. Они должны быть максимально безопасными, чтобы спокойно перемещаться по РОС бок о бок с космонавтами. Такие дроны-помощники могут быть полезны при проведении научных исследований, а также стать «глазами» Центра управления полётами в периоды, когда на станции не будет посетителей.
Как родилась такая идея?
Есть множество технологий, которые могут быть востребованы в будущем, при запуске перспективных модулей РОС. Одним из самых интересных решений являются дроны-помощники. На орбитальной станции они смогут выполнять базовые, вспомогательные функции, что снизит нагрузку на экипаж и избавит от рутинных задач. Например, следить за показаниями приборов, контролировать ход исследований, инспектировать состояние станции и выявлять возможные дефекты. Они также могли бы ассистировать космонавтам во время подготовки и проведения научных экспериментов, производя замеры и снимая объекты с разных ракурсов.
В этом году РКК «Энергия» впервые провела инженерный конкурс среди молодых специалистов, предложив им создать подобного робота-помощника. Участие приняли комнады из Москвы, Самары, Санкт-Петербурга и Королева. Чтобы создать условия, близкие к невесомости, использовали метеозонд порядка полутора метров в диаметре. При помощи специального подвеса к нему крепили беспилотники и регулировали давление в шаре, пока подъёмная сила не становилась равна силе тяжести. Так аппараты "обезвешивались" и могли маневрировать в условной невесомости.
Насколько сложно использовать дроны в космосе?
В открытом, разумеется, применить такой аппарат практически невозможно. А вот в герметичном объёме станции — вполне реально. На Земле двигателям коптеров приходится бороться с силой тяжести практически на пределе возможностей, поэтому электромоторы очень быстро съедают энергию. На орбитальной станции условия другие. Веса, главной проблемы любого полета, там нет. Зато есть воздух, который можно использовать. Правда, немного иначе, чем на Земле.
В условиях невесомости почти вся энергия коптера уходит в движение, и это существенный плюс. Этим преимуществом воспользовались некоторые участники конкурса в РКК «Энергия», использовав 16 совсем небольших винтов. При этом дрон-шестигранник был закован в броню из серого пластика, ведь он должен быть безопасен для космонавтов. Такая защита — это также дополнительный вес, но в условиях невесомости подобный подход как раз может сработать. Также в идеале нужно предусмотреть программный алгоритм, который будет следить, чтобы дрон всегда сохранял безопасную дистанцию с экипажем и оборудованием станции.
Как сделать дрон полезным для РОС?
В теории аппараты могут быть оборудованы различными инструментами, такими как роборуки и динамические подвесы, а также различными бортовыми приборами. Например, они могут быть оснащены датчиками и анализаторами для изучения микроклимата станции, мониторами и динамиками, чтобы выполнять функции голосового помощника, фильтрами для очистки станции от пыли и других микрочастиц.
Предполагается, что дроны должны работать как в автоматическом режиме, так и под управлением оператора. Это может быть как космонавт на борту станции, так и сотрудник ЦУП на Земле. В будущем планируется оснастить дроны программными комплексами с алгоритмами искусственного интеллекта.
Если внешний вид, вес и размер дронов определяются поставленными задачами, то другие специфические требования к их конструкции диктуют непосредственно космические условия. Чтобы маневрировать в условиях микрогравитации, двигатели должны давать мгновенные импульсы на движение и остановку. Это требует наличия множества двигателей для стабилизации и перемещения дрона во всех плоскостях.
Начало большого пути
Разумеется, инженерный конкурс «Энергии» не ставил целью создание полностью готового робота для орбитальной станции. Скорее, давал возможность молодым специалистам проявить себя и показать своё видение технологии будущего. И всё же, имея в распоряжении только 3D-принтеры и наборы готовых комплектующих, таких как микросхемы, электродвигатели, винтомоторные группы и другие компоненты, команды смогли разработать вполне рабочие аппараты с учётом требований ТЗ.
По итогам конструкторского соревнования были выбраны три лучших проекта. В дальнейшем работы над ними будут продолжены в рамках акселератора Ракетно-космической корпорации «Энергия».
