Американцы создали липкую космическую руку
Новая разработка для манипулятора, протестированная в Соединенных Штатах, разрешает захватывать фактически каждые объекты в независимости от их размера, состава и формы: от спутников и грузовых капсул до скафандров, космического мусора а также астероидов.
Компания Altius Space Machines кинула все собственные силы на интересный проект космического манипулятора «липкая стрела» (Sticky Boom). Его авторы поясняют, что на данный момент рука шаттла либо орбитальной станции способна надёжно удерживать только предметы, снабжённые соответствующим узлом для захвата.
Новый манипулятор сочетает противоречивые особенности. С одной стороны, он обращается с предметами аккуратно, не сдавливает их и не повреждает, но с другой, удерживает их достаточно прочно (фото Altius Space Machines).
В это же время большая часть спутников не оборудовано таковой ответной подробностью, так что их ремонт либо «пленение» с целью доставки на Землю воображают громадную сложность, кроме того если к аппарату близко подлетит какой-нибудь корабль. Не хватать же спутник за край солнечной батареи?!
Что уж сказать о бесформенных рукотворных обломках, воображающих угрозу для космической станции, либо космических горах, каковые в возможности также необходимо будет мочь захватывать.
Для всех этих задач у Altius Space Machines имеется одно ответ – манипулятор, что удерживает предметы за счёт прилипания. Но это не клей на финише манипулятора, как возможно было бы поразмыслить.
электроника и Основание манипулятора, управляющая работой захвата (фотографии Altius Space Machines).
На прообразе будущего манипулятора видны какие-то контакты, платы с микросхемами и узкие лепестки, соединённые проводниками с совокупностью питания.
Всё совместно это трудится легко загадочно. Без видимого упрочнения «цветок» удерживает в собственных объятиях массивный шарик.
Как растолковывает Technology Review, в новом аппарате трудится электроадгезия (electroadhesion). За счёт электростатических сил она создаёт эффект притяжения предмета к упругим лепесткам, венчающим грузовую стрелу.
Говоря несложнее, новое устройство перераспределяет заряды на финише механической руки и на поверхности удерживаемого тела так, что между ними появляется притяжение. И не имеет значения, из проводящего материала выполнена цель либо нет.
С роботом-стенолазом американцы не только показали эффект электроадгезии в действии, но и продемонстрировали, что сила прилипания может доходить до 1,5 ньютона на квадратный сантиметр контактирующей поверхности (фото SRI International).
У нынешнего проекта имеется интересный предшественник. В 2008 году американская компания SRI International создала робота-стенолаза, что бегал по разным вертикальным поверхностям именно за счёт электроадгезии (роботов было кроме того пара вариантов).
Эта разработка снабжает надёжное сцепление с любым материалом — металлом, пластиком, стеклом, деревом, бетоном либо камнем, уверяют разработчики.
Принципиально важно кроме этого, что расход энергии совокупностью электростатического прилипания мал – по 20 микроватт на любой ньютон удерживаемого веса.
Сейчас Altius сотрудничает с SRI International в переводе разработки электростатического прилипания на космические рельсы. Авторы «липкой стрелы» очень подчёркивают, что её универсальность открывает новые возможности для космических манипуляторов.
«Вам кроме того не требуется знать, из чего сделан объект и какая у него форма, дабы пойти и зацепиться за него», — говорят представители Altius Space Machines. О возможностях разработки мы скажем позднее, а до тех пор пока познакомимся с результатами .
Весной нынешнего года Altius выстроила прототип Sticky Boom (на снимках под заголовком и ниже) и удачно испытала его в невесомости на борту самолёта, летящего по параболе, а ещё — в термической вакуумной камере.
На базе данной технологии Altius создала новую концепцию лабораторного оборудования и доставки припасов на МКС или иную орбитальную лабораторию. Именуется она «напрямую к станции» (Direct to Station — D2S).
По данной технологии космический аппарат, несущий груз, не должен иметь на борту ни стыковочного оборудования, ни электроники для контроля за стыковкой и сближением, а лишь аппаратуру связи.
Схема работы совокупности D2S. Пояснения в тексте (иллюстрации Altius Space Machines).
По окончании того как последняя ступень ракеты выведет собственный груз примерно в район станции (1 на рисунке вверху), та обязана забрать управление на себя. Сама МКС начнёт измерять расстояние, координаты и скорость грузовика (2) и отправлять на двигатели последней ступени носителя управляющие команды (3).
Так ракета обязана подойти на надёжное расстояние к станции (100-200 метров) и остановиться. Со стороны орбитального дома к ней растянется «липкая стрела» (4) и заберёт контейнер с грузом либо медлительно подтянет всю ступень. Сейчас уже груз возможно при помощи манипулятора переместить в шлюз либо оставить на внешней платформе.
Главная часть столь долгой станционной руки, по плану инженеров, обязана воображать собой что-то наподобие 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 возможно вытягивать на сотни и десятки метров.
Компоненты «липкой стрелы». На врезке – один из ранних прототипов, на котором проверялась мысль «железной рулетки» (иллюстрации Altius Space Machines).
Ниже вы имеете возможность взглянуть, как последний прототип манипулятора от Altius вытягивает и складывает собственную эластичную стрелу.
Таковой метод доставки припасов на станцию имеет одно явное преимущество перед классическим. При наличии липнущего манипулятора грузы возможно отправлять намного чаще и понемногу при помощи недорогих ракет лёгкого класса (быть может, частных).
Инженеры поясняют, что маленькие контейнеры с грузами, весящие всего по нескольку килограммов либо десятков кило, через чур мелки, дабы их возможно было оборудовать собственными стыковочными узлами либо системами причаливания и двигателями ориентации.
Потому на данный момент мы можем отправлять к МКС только настоящие суда-грузовики, другими словами дорогие конструкции, заполняемые уже не килограммами, а тоннами грузов и запускаемые раз в пара месяцев.
Липкий манипулятор имел возможность бы оказать помощь и при отправлении грузов или пилотируемых судов на Землю. Рука отпускала бы захваченный объект на сотню метров ниже станции, практически на другой орбите, где аппарат уже не имел возможности бы столкнуться с космическим домом (иллюстрация Altius Space Machines).
30 июля компания Altius заняла первое место и победила $25 тысяч в соревновании космических бизнес-замыслов имени Хайнлайна (2011 Heinlein NewSpace Business Plan Competition), спонсируемом NASA и рядом фондов.
Судей впечатлил не только проект сам по себе, но понравилось да и то, как озвученное предложение способно оказать влияние на рынок. Так как с таковой разработкой к МКС приобретают доступ операторы пусковых одолжений, каковые раньше не могли рассчитывать на подобные задания.
«Вместо редких визитов больших аппаратов мы должны организовать что-то наподобие почтовой пересылки на орбиту, — говорят американские новаторы, – малыми партиями, но скоро и совершенно верно по требованию. Это ускорит темп изучений в космосе».
Кроме простых грузов совокупность D2S разрешила бы доставлять на МКС большие запчасти. Для них не пригодится ни просторный грузовик, ни какой-либо перспективный шаттл. Достаточно поместить нужную «железку» под обтекатель ракеты и закинуть в зону захвата «липкой руки».
Наконец, адгезионный манипулятор имел возможность бы понадобиться для перехвата на околоземной орбите капсул с примерами инопланетного грунта, привезённых межпланетными станциями.
В финальном ролике, начиная с 7:45, о проекте D2S и замыслах компании говорит президент Altius Space Machines Джонатан Гофф (Jonathan Goff). В том месте же возможно взглянуть выступления вторых участников конкурса.
Любопытно, что Гофф кроме этого есть одним из основателей компании Masten Space Systems, которая выстроила прототип лунной посадочной ступени, победивший 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).
