Американцы создали липкую космическую руку

Опытный образец захвата, способного, по мнению разработчиков, навсегда изменить способ доставки грузов на космическую станцию (фото Altius Space Machines).

Новая технология для манипулятора, протестированная в США, позволяет захватывать практически любые объекты в независимости от их размера, формы и состава: от спутников и грузовых капсул до скафандров, космического мусора и даже астероидов.

Компания Altius Space Machines бросила все свои силы на любопытный проект космического манипулятора «липкая стрела» (Sticky Boom). Его авторы поясняют, что сейчас рука шаттла или орбитальной станции способна надёжно удерживать лишь предметы, снабжённые соответствующим узлом для захвата.

Новый манипулятор сочетает противоречивые свойства. С одной стороны, он обращается с предметами бережно, не сдавливает их и не повреждает, но с другой, удерживает их достаточно крепко (фото Altius Space Machines).

Между тем большинство спутников не оборудовано такой ответной деталью, так что их ремонт или «пленение» с целью доставки на Землю представляют большую сложность, даже в случае если к аппарату вплотную подлетит какой-нибудь корабль. Не хватать же спутник за край солнечной батареи?!

Что уж говорить о бесформенных рукотворных обломках, представляющих угрозу для космической станции, или космических скалах, которые в перспективе тоже нужно будет уметь захватывать.

Для всех этих задач у Altius Space Machines имеется одно решение – манипулятор, который удерживает предметы за счёт прилипания. Но это не клей на конце манипулятора, как можно было бы подумать.

Основание манипулятора и электроника, управляющая работой захвата (фотографии Altius Space Machines).

На прообразе будущего манипулятора видны какие-то контакты, платы с микросхемами и тонкие лепестки, соединённые проводниками с системой питания.

Всё вместе это работает просто загадочно. Без видимого усилия «цветок» удерживает в своих объятиях массивный шарик.

Как объясняет Technology Review, в новом аппарате работает электроадгезия (electroadhesion). За счёт электростатических сил она создаёт эффект притяжения предмета к упругим лепесткам, венчающим грузовую стрелу.

Говоря проще, новое устройство перераспределяет электрические заряды на конце механической руки и на поверхности удерживаемого тела так, что между ними возникает притяжение. И не имеет значения, из проводящего материала выполнена цель или нет.

С роботом-стенолазом американцы не только продемонстрировали эффект электроадгезии в действии, но и показали, что сила прилипания может доходить до 1,5 ньютона на квадратный сантиметр контактирующей поверхности (фото SRI International).

У нынешнего проекта есть любопытный предшественник. В 2008 году американская компания SRI International создала робота-стенолаза, который бегал по различным вертикальным поверхностям как раз за счёт электроадгезии (роботов было даже несколько вариантов).

Эта технология обеспечивает надёжное сцепление с любым материалом — металлом, пластиком, стеклом, деревом, бетоном или камнем, уверяют разработчики.

Важно также, что расход энергии системой электростатического прилипания довольно мал – по 20 микроватт на каждый ньютон удерживаемого веса.

Теперь Altius сотрудничает с SRI International в переводе технологии электростатического прилипания на космические рельсы. Авторы «липкой стрелы» особо подчёркивают, что её универсальность открывает новые возможности для космических манипуляторов.

«Вам даже не нужно знать, из чего сделан объект и какая у него форма, чтобы пойти и зацепиться за него», — говорят представители Altius Space Machines. О перспективах технологии мы скажем позже, а пока познакомимся с достигнутыми результатами.

Весной нынешнего года Altius построила прототип Sticky Boom (на снимках под заголовком и ниже) и успешно испытала его в невесомости на борту самолёта, летящего по параболе, а ещё — в термической вакуумной камере.

На основе этой технологии Altius разработала новую концепцию доставки припасов и лабораторного оборудования на МКС либо иную орбитальную лабораторию. Называется она «напрямую к станции» (Direct to Station — D2S).

По этой технологии космический аппарат, несущий груз, не должен иметь на борту ни стыковочного оборудования, ни электроники для контроля за сближением и стыковкой, а только аппаратуру связи.

Схема работы системы D2S. Пояснения в тексте (иллюстрации Altius Space Machines).

После того как последняя ступень ракеты выведет свой груз приблизительно в район станции (1 на рисунке вверху), та должна взять управление на себя. Сама МКС начнёт измерять расстояние, скорость и координаты грузовика (2) и посылать на двигатели последней ступени носителя управляющие команды (3).

Так ракета должна подойти на безопасное расстояние к станции (100-200 метров) и остановиться. Со стороны орбитального дома к ней вытянется «липкая стрела» (4) и заберёт контейнер с грузом или медленно подтянет всю ступень. Теперь уже груз можно при помощи манипулятора переместить в шлюз или оставить на внешней платформе.

Основная часть столь длинной станционной руки, по замыслу инженеров, должна представлять собой нечто вроде рулетки, в которой упругий материал изначально намотан на катушку, но при вытягивании, за счёт поперечного изгиба поверхности, способен поддерживать прямую форму. В невесомости такую ленту можно вытягивать на десятки и сотни метров.

Компоненты «липкой стрелы». На врезке – один из ранних прототипов, на котором проверялась идея «металлической рулетки» (иллюстрации Altius Space Machines).

Ниже вы можете посмотреть, как последний прототип манипулятора от Altius вытягивает и складывает свою гибкую стрелу.

Такой способ доставки припасов на станцию имеет одно явное преимущество перед традиционным. При наличии липнущего манипулятора грузы можно отправлять намного чаще и понемногу при помощи недорогих ракет лёгкого класса (возможно, частных).

Инженеры поясняют, что небольшие контейнеры с грузами, весящие всего по нескольку килограммов или десятков кило, слишком малы, чтобы их можно было оборудовать собственными стыковочными узлами или двигателями ориентации и системами причаливания.

Потому сейчас мы можем отправлять к МКС лишь настоящие корабли-грузовики, то есть дорогие конструкции, заполняемые уже не килограммами, а тоннами грузов и запускаемые раз в несколько месяцев.

Липкий манипулятор мог бы помочь и при отправлении грузов либо пилотируемых кораблей на Землю. Рука отпускала бы захваченный объект на сотню метров ниже станции, фактически на другой орбите, где аппарат уже не мог бы столкнуться с космическим домом (иллюстрация Altius Space Machines).

30 июля компания Altius заняла первое место и выиграла $25 тысяч в соревновании космических бизнес-планов имени Хайнлайна (2011 Heinlein NewSpace Business Plan Competition), спонсируемом NASA и рядом фондов.

Судей впечатлил не только проект сам по себе, но понравилось и то, как озвученное предложение способно повлиять на рынок. Ведь с такой технологией к МКС получают доступ операторы пусковых услуг, которые раньше не могли рассчитывать на подобные задания.

«Вместо редких визитов крупных аппаратов мы должны организовать нечто вроде почтовой пересылки на орбиту, — говорят американские новаторы, – малыми партиями, зато быстро и точно по требованию. Это ускорит темп исследований в космосе».

Помимо обычных грузов система D2S позволила бы доставлять на МКС крупные запчасти. Для них не понадобится ни просторный грузовик, ни какой-либо перспективный шаттл. Достаточно поместить нужную «железку» под обтекатель ракеты и забросить в зону захвата «липкой руки».

Наконец, адгезионный манипулятор мог бы пригодиться для перехвата на околоземной орбите капсул с образцами инопланетного грунта, привезённых межпланетными станциями.

В финальном ролике, начиная с 7:45, о проекте D2S и планах компании рассказывает президент Altius Space Machines Джонатан Гофф (Jonathan Goff). Там же можно посмотреть выступления других участников конкурса.

Любопытно, что Гофф также является одним из основателей компании Masten Space Systems, которая построила прототип лунной посадочной ступени, выигравший в 2009 году совместный конкурс от Northrop Grumman и X PRIZE. А на этом снимке мы видим свидетельство новой победы Гоффа — символический чек от Heinlein NewSpace Business Plan Competition (фото Altius Space Machines).



Американский шаттл-робот получил новое задание

10 октября 2011

Европейское космическое агентство утвердило миссии к свету и тьме

5 октября 2011

NASA запустит в космос солнечный парус площадью 1444 м2

4 октября 2011

Компания SpaceX анонсировала многоразовую космическую систему

3 октября 2011

Стартовала первая китайская космическая станция

29 сентября 2011
  • Александр Вихров  13 октября, 19:55
    Давно пора. Вчера купил набор липких роликовых приспособлений для чистки вещей от пыли. Эффективно работают.
    ОтветитьНравится
  • Poмaн Coлжeницын  13 октября, 20:43
    Тест в невесомости — полный отстой, ни одной удачной попытки захвата без посторонней помощи, зачем вообще такое позорище было выкладывать?
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  13 октября, 20:56
    Это лишь прототип над которым работать и работать, главное — предмет он всё-таки держит. В реальной ситуации, конечно потребуется довольно точное подведение руки к плавающему в космосе предмету. Но ведь никто не ждёт, что электростатика сама притянет объект за несколько метров?
    ОтветитьНравится
  • Poмaн Coлжeницын  13 октября, 21:05
    Разумеется, но если целью видео было просто показать, что захват и в невесомости работает, то второму участнику стоило бы удерживать этот шарик просто в руках, и не отпускать до момента захвата — смотрелось бы убедительнее.
    ОтветитьНравится
  • Антон Куперблюм  13 октября, 22:23
    нет.
    другой умник возразил-бы что мол что за хня сама предмет взять не может, надо подавать.
    ОтветитьНравится
  • Poмaн Coлжeницын  13 октября, 22:38
    Так она пока и не может (в невесомости) и нужно подавать, что ролик и демонстрирует.
    ОтветитьНравится
  • Роман Кириенко  15 октября, 17:41
    По большому счёту тест в невесомости вообще ничего не демонстрирует. Если лапа может удерживать груз сопротивляясь притяжению планеты, то уж захватить и «вести» в невесомости тем более; по-моему очевидно...
    ОтветитьНравится
  • Алексей Номеров  13 октября, 21:21
    Новые технологии с блестящими коммерческими перспективами! Круть!
    ОтветитьНравится
  • Иван Касьянов  13 октября, 22:00
    Ну так идите в режисеры постановщики рекламных роликов новых технологий, Уверен больше недовольных не будет
    ОтветитьНравится
  • Иван Касьянов  13 октября, 22:10
    Кстати вспомнил что читал где то, как один товарищ ратовал за запуск на орбиту расходных материалов и малых спутников при помощи не особо эфективных и мощных ракет с пасивным нагнетением топлива — тобишь максимально упрощеных в конструкции двигательной установки, и как следствие удешевленных запусков на порядок, но эти агрегаты способны выводить на орбиту уж очень малые грузы кажется до пары сотен кило от силы. Естественно при прежней системе доставки грузов это быд бы незахватываемый хлам на орбите. Зато теперь весьма интересная технология снижения затрат на расходники. Если приплюсовать технологию орбитальных заправщиков, а потом и ремонтников и прочего — то массовый космос не за горами, хотябы для роботизированого присутствия. Летают такие автоматы, да знай получают посылки с земли, то бочечку с горючим, то ящик с запчастями и летят к очередному спутнику, заправить или починить. Представляете как можно будет дешево и серьезно продлять срок службы весьма дорогостоящих апаратов которые раньше из-за исчерпания горючки падали или нехватки прочей ерунды просто выходили из строя.
    ОтветитьНравится
  • Илья Киселев  13 октября, 22:59
    все будет хорошо!
    Если такую руку снабдить даже простейшим лазерным сканером и управляемым шарниром, то на подлете (1-2м), происходило бы сканирование и шарнир бы подстраивал угол захвата + можно автоматизировать каждый лепесток для чуть более сложных рельефов, да и вообще неплохо бы сделать лепестки активными, но... как было правильно сказано — это пока только прототип, но у него большое будущее
    ОтветитьНравится
  • Константин Босенко  14 октября, 00:09
    Может я 1 не заметил, что-нибудь не металлизированное они схватили? Или все только металлизированный шар захватывали? А если некое изделие не имеет металла(пластик не проводящий ток) то каким образом они собираются это захватывать? Ведь на такое даже толком заряд не посадить.
    ОтветитьНравится
  • Алексей Ковалёв  14 октября, 00:44
    ну, это вы ошибаетесь батенька...
    ОтветитьНравится
  • Алексей Юрасов  14 октября, 01:36
    как эта труба складывается ?
    ОтветитьНравится
  • Константин Селезнев  14 октября, 08:32
    Можно было бы захватывать грузы доставляемые по такому принципу www.membrana.ru/particle/3360
    ОтветитьНравится
  • Илья Киселев  14 октября, 10:35
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  14 октября, 10:45
    -- Ежли кому надо — можно такую разработать ..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  14 октября, 10:47
    -- А можна и гораздо антиресней сделать.. сотни ньютонов на кв.см..
    ОтветитьНравится
  • Александр Морозов.  14 октября, 12:01
    -- ну мы в вас не сомневались ни одной секунды!
    Кстати с момента вашего последнего посещения появилось много тем, в которых вы еще не успели написать, что можете сделать на много лучше, только вот все ВАШИ деньги разворовали...
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  14 октября, 17:07
    Ладно уж, Александр, подкалывать. Может и правда знает человек много и идей у него — хватает. Лучше спросите — как именно он хочет получить свои сотни ньютонов?

    Только вот одна заковыка — как сделать эдак что-то интересное — могут придумать многие. А вот реально собраться и сделать в металле, испытать, доработать — это уже далеко не все. Не только в деньгах дело. Изобретатель-универсал, знакомый со всем на свете, от электромагнетизма до генетики, и притом берущийся за всё подряд, не преуспеет ни в одной из областей.

    ОтветитьНравится
  • Александр Морозов.  14 октября, 19:03
    Вот и я о том же. Но и прямые и кривые подходы не оказывают на него никакого влияния. Осталось только это, и то прикрыли.
    Я бы на вашем месте все-таки задумался, откуда тут столько прожектеров и фриков, попробовал с этим что-то сделать. Как-то умерить их пыл. Тагиев, к примеру, генерирует такое количество бреда, что с ним никто не может сравниться. Еще один какой-то фрик, который микроблог тут затеял. Зачем все это?
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  14 октября, 20:07
    Во-первых я бы никому не наклеивал ярлыки. Не надо спешить.

    И потом, Александр, кто будет отделять агнцов от волков, когда материалов читателей будет появляться намного больше чем сейчас? И более того — кто возьмёт на себя ответственность выкидывать кого-то, ведь антинаука и фрики — иногда видны сходу, а иной раз граница неопределённая, бывает что-то на грани.

    По мне так пусть будут все — просто к фрикам читатели не будут заходить. В массе.

    А если каждый «не фрик» вместо нытья напишет что-то интересное, хоть один раз, то в этих материалах все альтернативщики попросту утонут как капля в море. Их не будет заметно на общем фоне. А пока адекватные умные читатели только ворчат про соседство с недоучками, последние спокойно пользуются открытым сервисом.

    Что мешает остальным делать также и генерировать собственные увлекательные линии обсуждений. Нормальных ведь тут большинство.

    И ещё — думаю, что даже бредовые заметки обладают некой пользой, хотя бы небольшой. Они заставляют всех прочих думать спорить, искать свои объяснения явлениям, в общем, даже если идея ошибочна — она может служить стимулом к работе мозгов, к самообразованию наконец. Это разве плохо?

    ОтветитьНравится
  • Александр Морозов.  15 октября, 08:34
    >>А если каждый «не фрик» вместо нытья напишет что-то интересное,

    Проблема в том, чтобы адеквату написать что-то интересное ему придется потратить на это в 20 раз больше времени, так как статья должна быть точна и непротиворечива, иметь научную основу. А фрики пекут опусы как блины, им не нужно об этом задумываться. Более того, даже они ленятся и тупо копипастят свои старые статьи (у Дубиянского вроде по три-четыре экземпляра каждой). Так что тут адекваты в невыгодном положении. Да о чем тут говорить, если Юнус Зубаиров путает томагавки и токамаки и ничуть не стесняется этого. Я бы после такого FAIL перестал бы тут появляться вообще.

    Из списка в 30 последних статей (пишут наши читатели) 16 фрических только по названию статьи или имени автора, а если почитать вдумчиво остальные, то получится еще штук 5..8. Таким образом можно Мембрана вкладывает свою лепту в процесс оболванивания населения.

    >> бредовые заметки обладают некой пользой.....может служить стимулом к работе мозгов, к самообразованию

    Зачем говорить неправду? Ведь прекрасно видно, что ни Тагиев, ни Лалетин, ни Дубиянский и многие другие не способны на самообразование через самокритику. Они попросту не воспринимают наши слова. Тагиеву уже наверно 100 человек указали на то, что у него серьезные дефекты абстрактно-логической системы, что их нужно исправлять. Но он считает себя непризнанным гением и плевать хотел на все и всех, только разводит флейм, на который клюют адекватные новички, пытаются его поставить на путь истинный и тд...

    ОтветитьНравится
  • Ваня Крейцер  19 октября, 07:10
    > только разводит флейм, на который клюют адекватные новички, пытаются его поставить на путь истинный и тд...

    Адекват не будет наставлять «на путь истинный» человека с дефектами абстрактно-логической системы. Да и никого не будет, только если его попросят. Да и то не обязательно. Так что там неадекваты липнут к неадекватам, собираясь в один большой неадекватный ком. И пускай их... Если им так нравится.

    ОтветитьНравится
  • Сергей Шляхтов  17 октября, 17:15
    Вот она система приемки грузов от космической пушки! А еще можно и от экспериментальной космической башни (был и такой
    ОтветитьНравится