Прыжок. Возможно, это лучший способ исследовать спутник Сатурна.
НАСА рассматривает вариант использования одноногого робота для изучения ледяных гейзеров Энцелада. Речь идет не о медленном катании по пыли. Мы говорим именно о прыжках. О заборе проб скрытых извержений подводного океана, которые могут таить в себе жизнь.
Эта концепция получила название LEAP — Legged Exploration Across the Plain (Двухножное исследование равнины, хотя в контексте концепции речь идет об одном прыгучем «коленном» механизме).
Представьте устройство размером с тостер. Примерно фут в высоту (около 30 см). Вес — два фунта (менее килограмма). Никаких гусениц ровера. Оно использует пружинную ногу и вращающиеся «маховики» внутри шасси для поддержания баланса и запуска. Робот наклоняется, а затем прыгает.
Проект финансируется в рамках программы НАСА Innovative Advanced Concepts. Он основан на реальном прототипе под названием SALTO.
На вид он похож на скакалку с пружинной основой. Или, может быть, на ту самую гибкую лампу из пиксаровских мультфильмов, которая гнется и «пружинит». Научная база? Вдохновлена белками. Да, настоящими белками. Исследователи наблюдали за их паркуром с помощью высокоскоростных камер. Данные были опубликованы в журнале Science Robotics в прошлом году. Мило? Конечно. Практично? Еще больше.
Проблема вождения по местной поверхности
Энцелад — самое горячее место в поисках внеземной жизни. Под ледяной корой здесь находится глобальный океан. На южном полюсе трещины, известные как «тигровые полосы», выбрасывают воду в космос.
Это дает ученым «золотой билет».
Мы можем анализировать океан, не буря милю за милей смертоносного льда. Нам нужно просто подождать, пока материал сам поднимется вверх.
Но подойти близко — задача непростая.
Поверхность вокруг этих струй разрушена. Крутые гребни. Полевые льды. Сложный рельеф. Традиционному роверу было бы сложно. Он мог бы застрять или перевернуться.
А как насчет полета?
Это тоже не самый лучший вариант. У Энцелада нет атмосферы. Ракетные двигатели слишком «грязны» — они рискуют загрязнить те самые образцы, которые мы хотим проанализировать. Джастин Йим из Университета Иллинойса прямо сказал на симпозиуме: прыжки здесь обещают наибольший успех.
Физика прыжка
Гравитация на Энцеладе слабая. Очень даже слабая. Одна восьмидесятая часть от того, что мы чувствуем на Земле.
Маленький толчок позволяет пролететь большое расстояние.
По оценкам, один прыжок LEAP составит около 560 футов (почти 170 метров). Это почти два футбольных поля. Робот взлетит на высоту 300 футов (около 90 метров) в черное небо.
И поскольку гравитация настолько слаба, прыжок выглядит медленным.
Продолжительностью примерно в минуту.
Это время в полете — ключевой момент. Робот проплывает прямо через струю извержения. Несколько секунд внутри ледяного облака, пока инструменты сканируют состав и собирают данные.
А как насчет большего количества ног?
Нет. Одна нога идеальна. Она концентрирует энергию. Упрощает конструкцию. Колеса прекрасно справляются с фазами стояния и посадки. Нога отвечает за вертикальный полет. Два колеса плюс одна нога дают три точки контакта. Достаточно стабильно для сброса настроек, но достаточно необычно, чтобы вызывать вопросы.
Холодная, суровая реальность
Скорее всего, LEAP приземлится с Orbilander — крупного космического аппарата, который сначала выйдет на орбиту, а затем совершит посадку. Маленький прыгун развернется и будет перепрыгивать от вентилей к вентилям.
Но вот в чем загвоздка.
Температура на Энцеладе составляет минус 330 градусов по Фаренгейту (около -200°C).
Наша техника ломается при таких температурах. У нас нет лабораторных условий, которые полностью соответствовали бы льду Энцелада. Частицы отличаются. Холод экстремальный.
Большая часть этой миссии на данный момент должна происходить в симуляции. Инженерам нужно доказать, что «нога» работает на странном льде, прежде чем они будут строить реальный аппарат.
Достигнет ли этот робот на скакалке «тигровых полос»? Это еще под вопросом.
Возможно, нам сначала нужно научиться прыгать.
