NASA тестирует робота-манипулятора, работающего при сверхнизких температурах
Южный полюс Луны, покрытый глубокими кратерами и окруженный крутыми горами, предлагает исследователям целый ряд экстремальных и изменчивых условий. Здесь солнце всегда располагается чуть ниже или чуть выше горизонта. Когда оно находится ниже горизонта, наступает лунная ночь, которая длится до 14 земных дней, а температура может упасть до -166°C. А когда солнце светит над горизонтом, температура поднимается до 54°С.
Но даже когда солнце нагревает южный полюс, все равно имеются постоянно затененные области Луны, такие как кратеры и тени отбрасываемые горами высотой более 9 км, которые не видели солнечного света миллиарды лет.
В этих областях температура может опускаться до -203°C. Эти затененные области действуют как ловушки для некоторых наиболее летучих материалов Луны, таких как вода, которая испаряется при самых высоких температурах, но остается замороженной в течение миллиардов лет в этих холодных местах.
Из-за таких экстремальных условий южный полюс Луны остается в значительной степени неисследованным. Стандартные космические аппараты, использующие энергоемкие обогреватели, не способны сохранять тепло в экстремальные морозы, что делает изучение этих областей практически невозможным.
НАСА надеется исследовать эти районы в рамках своей миссии «Артемида», состоящей из трех этапов. Первая часть миссии, которая стартовала 16 ноября 2022 года, направлена на тестирование системы космического запуска НАСА и космического корабля "Орион". Вторая часть миссии, целью которой является отправка экипажа астронавтов на Луну, будет запущена из Космического центра Кеннеди НАСА во Флориде в 2023 году. Третья фаза начнется в 2024 году.
Чтобы получить доступ к этим критически важным и холодным областям Луны, НАСА совместно с компанией Motiv Space Systems разрабатывает робота-манипулятора, способного работать при сверхнизких температурах.
Система роботизированного манипулятора Cold Operable Lunar Deployable Arm (COLDArm) может функционировать при температурах до -173°C без использования внутренней системы обогрева, потребляющей до 30% дневного энергетического запаса миссии.
Motiv Space Systems не новичок в разработке сложных роботизированных технологий, которые должны работать в экстремальных условиях. Компания помогла разработать роботизированную руку для марсохода Perseverance, которая в настоящее время помогает собирать образцы горных пород с Марса. Однако COLDArm придется пережить еще более холодные условия, чем те, с которыми сталкивается Perseverance во время марсианских ночей.
COLDArm имеет длину 2 метра и оснащен двумя камерами, такими же, как на марсианском вертолете Inenguity, которые он будет использовать для 3D-картографии. В роботе-манипуляторе используются шестерни из объемного металлического стекла - твердого металлического материала с уникальным составом и структурой. Эта структура делает его прочнее керамики, в два раза прочнее стали и придает ему эластичные свойства лучше, чем у любого другого материала. Рука также имеет встроенный в запястье 6-осевой датчик силы и крутящего момента, что позволяет ей действовать во всех направлениях.
COLDArm заимствует еще несколько технологий у Ingenuity, который в настоящее время исследует Марс вместе с марсоходом Perseverance. К ним относятся процессор, аналогичный тем, которые используются в потребительских смартфонах, и программное обеспечение для полетов с открытым исходным кодом под названием F Prime. НАСА надеется, что, как и Ingenuity, COLDArm сможет выполнять задачи в режиме реального времени без участия диспетчеров на Земле.
