Продолжение поста «Как передвигаться по другим планетам»⁠⁠

Выдвижная опора

ПРОП-ФП, источник

Оригинальный способ передвижения по Фобосу был придуман для советского посадочного аппарата “прибор оценки проходимости — Фобос” ПРОП-ФП. Фобос маленький, ускорение свободного падения на нем всего 0,0057 м/с2 и передвигаться на колесах, лыжах или другим привычным способом по нему невозможно. Поэтому ПРОП-ФП должен был быть сброшен на небольшой высоте со стабилизатором в виде хвоста волана. После успокоения стабилизатор сбрасывался бы, аппарат раскрывал усики-пружины, разворачивался опорой вниз и, резко выдвинув ее, подпрыгивал.

К сожалению, попрыгать по Фобосу аппаратам не довелось. “Фобос-1“ был потерян еще по дороге, 28 августа 1988, а “Фобос-2” окончательно сломался 27 марта 1989, за несколько дней до плановой даты сброса.

Эксцентрик

В аналогичных условиях астероида Рюгу, где сила тяжести составляет всего 1/80 000 “же”, японские и немецкие планетоходы использовали другой механизм. Когда ваш смартфон вибрирует, в нем вращается на небольшом моторчике смещенный в сторону груз. Аналогичный механизм использовали в немецком MASCOT и японских MINERVA-2-I, сброшенных на астероид.

Анимация из ролика DLR, рассказывающего о ровере

MASCOT массой 10 кг приземлился на Рюгу 3 октября 2018 вверх ногами, перевернулся при помощи этого же эсцентрика и затем начал прыгать, проработав 17 часов до исчерпания батарей. Два планетохода, входившие в контейнер MINERVA-2-I, были сброшены 2 октября 2018 и прыгали, очевидно, в автономном режиме. HIBOU проработал 36 земных суток, OWL — 3. Оба аппарата функционировали до тех пор, пока не оказались в более затененных местах, где уже не было достаточно света для солнечных батарей.

Аэростат

Аэростатный зонд “Вег” в музее, фото Geoffrey.landis/Wikimedia Commons

Если на небесном теле есть атмосфера, то логично попробовать передвигаться и с ее помощью. Впервые это сделали на Венере, в двух советских миссиях “Вега”, в составе которых был аэростатный зонд. Спускаемый аппарат, в котором были посадочный и аэростатный аппараты, тормозил в плотных слоях атмосферы и разделялся на высоте 65 км. Из нижней части посадочный аппарат спускался на парашюте и совершал мягкую посадку. А из верхней части сбрасывался аэростатный зонд. Специальный парашют вытягивал тефлоновую оболочку, которая затем надувалась гелием из баллона в шар диаметром 3,4 метра. Затем парашют и баллон сбрасывались, и аэростат оказывался на высоте примерно 54 км, в самом интересном, среднем слое венерианских облаков из серной кислоты.

Анимация из советского фильма о станциях

Из общей массы 120 кг аэростат весил 21,5 кг, а полезная нагрузка — 6,9 кг. Аэростат «Веги-1» проработал с 02:08 11 июня 1985 по 00:38 13 июня, «Веги-2» с 02:07 15 июня по 00:38 17 июня. Из-за огромной скорости венерианской атмосферы аэростаты двигались со средней скоростью 69 м/с и поставили рекорд по дальности перемещения, пролетев более одиннадцати тысяч километров. Пока не сели батареи, они передавали много интересных данных об атмосфере Венеры, которая оказалась гораздо более активно перемешивающейся, чем ожидалось. Сколько просуществовали аэростаты с севшими батареями, неизвестно, хотя, учитывая агрессивность венерианской атмосферы, вряд ли они летают до сих пор. В общем, “Веги” оказались последними успешно выполнившими программу советскими межпланетными миссиями.

Вертолет

Притяжение на Марсе составляет треть от земного. А атмосферное давление — в районе одного процента. Первое свойство несколько облегчает задачу полета, но вот второе является серьезным препятствием. Крылатые аппараты в экспедиции на Марс предлагались еще в плане фон Брауна от 1948 года, но на тот момент не было точных данных о марсианской атмосфере. Когда они появились, стало понятно, что летать на Марсе будет весьма непросто. И только в 21 веке на его поверхности оказался Ingenuity, целью которого является проверка возможности полета аппарата тяжелее воздуха.

Схема Ingenuity, иллюстрация NASA

Ingenuity весит всего 1,8 кг, имея размеры 121х49 сантиметров. 121 — это как раз размах лопасти. Соосные вращающиеся в противоположные стороны лопасти выполнены из углеродного волокна и должны вращаться со скоростью от 2400 до 2800 оборотов в минуту, чтобы аппаратик смог подняться в марсианский воздух. Поскольку это тестовый стенд, Ingenuity не несет специальной научной аппаратуры, только две камеры. Невозможность прямого управления означает, что дрону дают общие инструкции, которые выполняет бортовой компьютер. Для навигации используются инерциальная система и лазерный высотомер. Много компонентов бытового уровня, например инерциальная система сравнима с теми, которые стоят в обычных смартфонах.

Дрон был выгружен из-под брюха Perseverance 3 апреля 2021 и девятнадцатого совершил первый полет. К концу 2021 количество полетов составило 18, пройдено 3,82 км. Рекорды Ingenuity: высота 12 м, 5 м/с (18 км/ч) скорость, 625 м расстояние за один полет.

Четырнадцатый полет, видео с нижней камеры

Ingenuity является аналогом Sojourner: после экспериментального подтверждения возможности летать на Марсе, в том числе и зимой (когда давление ниже, и скорость вращения лопастей пришлось повышать), можно отправить на красную планету более тяжелый летающий аппарат с научной нагрузкой. Сам же Ingenuity продолжает работу и помогает Perseverance, предоставляя виды района работы марсохода с высоты.

Заключение

В обзор не попали не полетевшие проекты самых разных аппаратов, но в будущем мы можем увидеть запуск и работу каких-нибудь новых планетоходов. Например, буквально несколько дней назад появилась новость о проекте летающего над поверхностью астероида зонда, который будет отталкиваться электростатическими силами и выглядеть как летающая тарелка. Будет очень любопытно увидеть не только летающие, ездящие, прыгающие, но и левитирующие земные аппараты.

Источник