Отправляя на Марс роверы Spirit и Opportunity, никто не ожидал, что эти аппараты смогут проработать на Красной планете столько времени. Рабочая программа была рассчитана на 3 месяца, но марсоходы проработали годы и годы. Opportunity продержался дольше Spirit, и работает до сих пор. Не так давно команда ровера отметила 12-летний юбилей пребывания марсохода на Марсе.
31 марта, как сообщает NASA, марсоход застрял на крутом холме Марса, куда команда проекта решила отправить ровер для изучения особенностей местности. Склон холма оказался слишком крутым для аппарата, угол в 32 градуса марсоход преодолеть не смог. Opportunity прошел всего 9 сантиметров пути, после чего увяз в грунте. Всего было предпринято 3 попытки «восхождения», и все оказались неудачными.
После этого команда приняла решение отправить марсоход в объезд холма. Этот инцидент, по словам представителей агентства, показывает, что у колесных систем ограниченные возможности. Лучше использовать иные конструкции.
Правда, такие системы лучше работают в условиях микрогравитации. Инженеры NASA уже изготовили два прототипа таких роботов, которые были проверены в условиях микрогравитации, на борту самолета С-9. Роботы The Hedgehog продемонстрировали неплохую маневренность, так что исследователи убедились в возможности использования таких систем на космических телах. При этом маневры выполнялись на различных типах поверхностей — песок и скальная порода, лед и реголит, мягкая или упругая поверхность. Для изменения положения в пространстве в таких аппаратах используются маховые колеса. Планируемый способ перемещения зондов по поверхности астероида — не самый точный способ передвижения, но достаточно эффективный при таких условиях. Робота с похожим принципом действия ещё в 2013 году демонстрировали учёные из Цюриха.
Ученые впервые смогли опробовать «ежиков» в работе, и теперь проект будет реализоваться до момента создания универсального робота, который действительно может быть использован в качестве исследовательской станции. Кстати, один из роботов даже выполнил интересный маневр «торнадо», в процессе которого он начал вращаться с высокой скоростью, добившись отрыва от поверхности. Такой маневр может быть очень полезным при попадании, например, в песчаную ловушку или прочие подобные ситуации.
Стоимость создания «ежика» гораздо ниже стоимости создания, например, ровера. Научные инструменты можно разместить внутри устройства.
Комментарии (78)
Demonos
04.04.2016 16:41Интересна концепция «перекатиполя». Сбросить на Марс, и пусть его ветрами носит по всей планете. Может ли получиться? Сила тяжести там 38% от земной, давление атмосферы в 160 раз меньше. Сможет ли марсианский ветер сдуть аппарат?
RiseOfDeath
04.04.2016 16:53-1Тогда проще уж какой-нибудь дирижабль.
Idot
04.04.2016 17:27-1Может, если будет иметь камеры наполненные гелием. Будет катиться пока гелий не просочится и не улетучится.
Idot
04.04.2016 17:46+1Может, если будет иметь камеры наполненные гелием. Будет катиться пока гелий не просочится и не улетучится.
Поясню: если попробовать запустить стратостат на Марсе, то он скорее всего — не взлетит, а будет катиться как перекати-поле. (стратостат достигает высоты, где атмосфера в 8% земной, что плотнее марсианской)
Ohar
04.04.2016 18:56+5И закончит свой неуправляемый путь в какой-нибудь неинтересной яме в 100 метрах от старта. Отличная идея.
grozaman
04.04.2016 20:55Не сможет. Там пыль то еле дует, а уж о серьезных аппаратах и речи не идет. Только если размер большой будет очень. Но как вам уже ниже ответили: Первая серьёзная яма и всё.
Utopia
04.04.2016 16:53+1212 лет вместо 3 месяцев — потрясающий запас надежности!
foxin
04.04.2016 17:27+4Вояджеры уже 38 лет летят. Помимо надежности они еще и очень гибкие в настройке, с учетом того, как их "перепрошивали" в процессе.
Voiddancer
04.04.2016 17:38+3Всё-таки в космосе нет песка и гравитации. У Вояджеров меньше движущихся частей.
Мне кажется, с точки зрения агрессивности сред поверхность Марса превосходит космос.
Mad__Max
05.04.2016 16:44Ну вояджеры по крайней мере изначально рассчитывались и проектировались на минимум 5-15 лет работы в космосе (программа минимум — программа максимум).
Тогда как для этих роверов в изначальный проект закладывались только 3 месяца работы на поверхности (+перелет до Марса).
ittakir
04.04.2016 18:32-3Просто сделано все с умом, а не как в Фобос-Окенаском Грунте, где первая же рад. частица завесила всю систему.
Интересно, какие они используют аккумуляторы?
impetus
05.04.2016 00:08ТЗЧ это было по сути заявление "виновных мы искать/назначать не будем". Типа "открытый вердикт". Может и правильно, не берусь судить
alff31
04.04.2016 19:12+3Скорее не надежность, а тот факт что ветер оказался способен очищать солнечные панели. 3 месяца были из-за того, что думали на солнечных панелях осядет слой пыли, который заблокирует солнечный свет и, соответвенно, питание марсоходов.
druf
04.04.2016 17:44Интересно, а почему не подходит, например, гусеничная тяга?
Crazybot
04.04.2016 17:51+1Порвалась/слетела гусеница. Ваши действия?
druf
04.04.2016 17:52+1Получается, что надежность меньше? Это довод, спасибо.
Crazybot
04.04.2016 18:09+2Ресурс меньше, надежность меньше, вес больше. Возможно еще какие-то причины.
Bot_0002
04.04.2016 19:02Чем проще тем надежней. Так и тут: чем меньше подвижных деталей, тем надежней.
Garbus
04.04.2016 22:03Учитывая пройденное аппаратом расстояние, скорость перемещения и силу тяжести, не думаю что ресурс хорошей гусеницы успеет исчерпаться за разумное время. Неужели при 1g на Земле трактора/танки проезжая тысячи километров (опять же далеко не так аккуратно как рулит ровер) используют меньшие нагрузки? Скорее проблема в том, что более менее надежная весить будет совершенно неприлично. Выгоднее поставить колеса и полезного оборудования побольше. Пусть и с меньшей проходимостью.
ptica_filin
05.04.2016 00:49+4Без регулярных ТО-1, ТО-2 и ТО-3 никаких тысяч километров на тракторе не получится. Гусеницы постоянно нужно чистить, смазывать, подтягивать, регулировать. На автоматическом марсоходе это нереально.
ClearAirTurbulence
05.04.2016 18:37+1Танковые гусеницы требуют регулярного обслуживания и контроля. Весят они при этом ну совсем неприлично. Что характерно, американские гусеницы имеют, ЕМНИП, вдвое меньший резурс, чем наши — преимущественно по двум причинам: использование резинометаллических узлов и среда эксплуатации (много песка). На Марсе, кстати, песка тоже немало :)
Idot
04.04.2016 17:57+1У гусениц, вроде, ограниченный ресурс. В 30-е годы ресурса хватало на 100 км. Сейчас, ресурс гусениц от 6000км и более (некоторые типы гусениц имеют ресурс в 12000км). источник http://рустрана.рф/article.php?nid=23254
maxpsyhos
04.04.2016 18:13+1Во-первых, не стоит обобщать до такой сферовакуумности, это всё-таки серийные танковые/тракторные гусеницы, на марсоход их ставить в любом случае не будут.
Во-вторых, все марсоходы вместе взятые пока и 60 км не намотали.
Дело тут, по моему, в другом. Гусеницы — штука крайне тяжёлая по сравнению с колёсами и сильно сложнее в устройстве, плюс для такого лёгкого аппарата они не дадут никаких преимуществ.25080205
04.04.2016 22:22+1Гусеницы хороши низким давлением на грунт. А говорим "давление на грунт" — подразумеваем болото… На Марсе, скорее всего, просто нет мест, где бы этот параметр был критичен.
amarao
04.04.2016 18:12-3Интересно, сколько стоит доставка T-34 на марс...
Wizard_of_light
04.04.2016 20:47Тогда уж ДТ-30, ГТ-СМ или "Харьковчанку". И с ядерным приводом на прицепе. Кажись даже был такой проект.
ittakir
04.04.2016 18:40+3Сами по себе гусеницы дают немного преимуществ. Танк, например, легко может сесть на брюхо. У ровера штанги с колесами могут двигаться независимо, увеличивая дорожный просвет, если необходимо. Это очень важно, если забуксовал — можно приподнять корпус и отъехать назад.
Также гусеницы более энергозатратны, чем колесо. Между гусеницей и колесом может легко заскочить камень. Если для танка это не проблема, то для слабого ровера это большой риск.
Маневренность. Ровер может развернуться на месте. С гусеницами это сложнее и требует много энергии на пробуксовку.idiv
04.04.2016 21:07Оффтоп
Танк, например, легко может сесть на брюхо.
Ну, решение данной проблемы было представлено в 1957 году: Объект 279
geher
04.04.2016 19:57+3Гусеницы хороши для удержания большого веса на относительно слабом грунте.
А дальше начинаются одни недостатки.
Легкому марсоходу они просто не нужны.
Victor_Grigoryev
04.04.2016 22:22Как минимум вес конструкции. А что, если гусеница слетит? Вы же не полетите туда её вешать обратно. Ну или использовать колёсно-гусеничную схему, а-ля советские БТ, но это всё равно потянет на много кило.
sklipus
04.04.2016 17:59+3Интересно, какой тип аккумуляторов там используется?
a5b
04.04.2016 18:23+214 кг литий-ионных в "Rover Battery Assembly Unit (RBAU)":
https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Exploration_Rover#Power_and_electronic_systems
When fully illuminated, the rover triplejunction[46] solar arrays generate about 140 watts for up to four hours per Martian day (sol). The rover needs about 100 watts to drive. Its power system includes two rechargeable lithium ion batteries weighing 7.15 kg (16 pounds) each, that provide energy when the sun is not shining, especially at night. Over time, the batteries will degrade and will not be able to recharge to full capacity.
http://papers.sae.org/2002-01-3241/ "The cells provide up to 145 Wh/kg, while the specific energy at the battery level, including wiring harnesses, thermal hardware and mounting hardware is approximately 90 Wh/kg."
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.606.8642&rep=rep1&type=pdf Ratnakumar, B. V., et al. "Li-Ion Rechargeable Batteries on Mars Exploration Rovers." Science (Instruments & sampling) 10.1: 153. — 2006 -
The rover battery assembly unit was comprised of two parallel Li ion batteries, each contained eight prismatic, 10 Ah, Li-ion cells. These cells were specifically designed for the MER program, based on the envelope available. The battery housings were designed and fabricated at JPL. Each battery had an independent battery control board (BCB) to control the battery charge and discharge to within the allowable limits of 3.0 to 4.1 V.
San_tit
04.04.2016 18:13+3Что-то не думаю я, что постоянные ускорения будут полезны для точной аппаратуры…
vedenin1980
04.04.2016 18:59+1Если точная аппаратура пережила старт с Земли (от 1 до 7 g), те мизерные ускорения роль уже вряд ли сыграют.
Sleepwalker_ua
04.04.2016 19:44гммм…
а я вот над такой конструкцией подумал — куб запихнуть в сферу и добавить выдвижные штанги-упоры для стабилизации. Тогда по ровной поверхности можно будет катиться. всякие камушки объезжать или перекатываться с помощью стабилизации штангами, тот же принцип для остановки на склоне. Покрытие сделать каким-то относительно цепким и живучим.
Правда, тогда встает вопрос электропитания, конечно… Но если планируется "одноразовость" и перемещение на большое расстояние, то такая схема вроде как практичнее. В некоторых случаях можно даже штанги эти выбросить от слова совсем или оставить всего 3-4 штуки.grozaman
04.04.2016 21:06Забавная идея, но я думаю это уже рассматривали.
Во первых, я так понимаю тут будет нужно ПО, которое будет без команд с Земли делать базовые действия (стабилизация, просчет траектории), но это решаемо, я думаю. Во вторых, у сервоприводов, которыми придется двигать штыри-упоры ресурс наверно гораздо меньше колес. Или придется делать какую-то сложную насосно-клапанную систему, чтобы втягивать-выталкивать штыри. Или ещё что-то.
impetus
05.04.2016 00:24+1куб запихнуть в сферу
Ага
NeoCode
04.04.2016 20:53На данном этапе изучения Марса уклоны в 32 градуса преодолевать не обязательно — проще объехать.
А вот колеса нужно делать более надежными (если кто помнит, были фотки марсоходов с пробитыми в колесах дырами).
Колеса должны быть крепкие, широкие, сам марсоход полноприводным и с универсальным манипулятором, которым можно было бы воспользоваться в случае застревания в песке (как Спирит). Количество не менее 6, лучше 8 и больше. И подумать о более высокой (на несколько порядков) скорости движения — чтобы одним марсоходом можно было обследовать как можно большую площадь планеты. Сейчас скорости черепашьи.alff31
05.04.2016 09:59+1Пробитые колеса только у Кьюриосити. У спирита и оппортьюнити с этим все нормально. У кьюри оказался район, богатый на острые камни, поэтому так получилось. У следующего марсохода этот недостаток, разумеется, будет устранен.
Beholder
04.04.2016 22:24Непонятно, почему у него колёса не имеют боковых стенок, чтобы грунт внутрь не сыпался. Утяжеление вроде было бы небольшое. Жёсткость разве что увеличилась бы? Сделать из гибкого материала.
Vjatcheslav3345
04.04.2016 22:41У прыгающих роботов будет проблема — тряска и удары, которые будут разрушать его хрупкое содержимое.
Даже такие инструменты как геологические молотки со временем ломаются при ударах о твердый грунт, внутри роботов же будет хрупкое и точное оборудование, — а иным, нехрупким, неточным и смыла направлять их нет — тогда все равно ничего нового не узнать.vedenin1980
04.04.2016 23:34+1Все не так страшно, действительно хрупкое оборудование в космос не отправляют, оборудование должно быть способным переносить до десятикратных перегрузок при взлете с Земли и далеко не всегда мягкую посадку на космическое тело. Можно вспомнить про точное оборудование (дальномеры, камеры, приборы наведения и т.п.) на истребителях, которые должны годами выдерживать дикие перегрузки.
А при гравитации Марса или Луны прыжки на метр в высоту и приземления будут весьма мягкими.zapimir
05.04.2016 00:16+2Только на старте с Земли все девайсы "запаркованы". Это как с жестким диском, в выключенном состоянии он перегрузки сотни g выдерживает, но в рабочем посыпется от перегрузок на порядки меньше. А парковать, потом депарковать, калибровать девайсы после каждого прыжка будет слишком накладно. Тем более при старте с Земли точно известно какие перегрузки будут, а при прыжках по не особо дружелюбной к прыжкам поверхности, может быть что угодно, и времени на подумать, отправить запрос на землю — не будет.
Vjatcheslav3345
05.04.2016 08:46Ускорение при одном прыжке составит 200 / 9,8=20,4 g. А теперь сделайте 100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 прыжков, чтобы добраться до интересной для вас точки…
Vjatcheslav3345
05.04.2016 08:51Если что — вот ссылка на задачу, из которой я исходил, приняв, что робот, в момент торможения, будет аналогичен молоту http://net-dvoek.ru/reshebnik-rymkevich-10-11-klass-fizika/21294-501-pri-udare-kuznechnogo-molota-po-zagotovke-uskorenie-pri-tormozhenii-molota-bylo-po-modulyu-ravno-reshenie-zadachi.html
vedenin1980
05.04.2016 09:07А как абстракная задача может давать ответ о физике прыгающего робота в условиях марсианской атмосферы и гравитации? Там все параметры взяты с потолка, какое отношение они имеют к марсианским условиях?
Vjatcheslav3345
05.04.2016 09:390,005 секунд для молота — вполне реальная цифра.
Вот видео работы молота — https://www.youtube.com/watch?v=FUGHyqbM6sU
Вот здесь можно увидеть удар молотка о плоскость замедленно
https://www.youtube.com/watch?v=xPSCpkmialA
а все прочее — прямо рассчитывается из формул.
Молоты ну очень резко тормозятся.vedenin1980
05.04.2016 09:54+1C чего вы взяли что робот будет падать на Марсе или Луне со скоростью 10 м/c? С чего вы взяли что робот будет представлять несжимаемое тело без всяких амортизаторов?
«Для оценки ударов имеет значение не вес тела на планете а его инертная масса — которая постоянна во всех уголках Вселенной.»
А для скорости с который упадет предмет скажем с высоты 1 метр имеет значение именно вес, точнее ускорение свободного падения. Не говоря уже о том что в атмосфере большую роль может играть и объем предмета, достаточно к телу прикрепить шарик с газом (условно) как падать он будет медленно и печально.Vjatcheslav3345
05.04.2016 10:57Физики и инженеры с Вами не согласятся, — они то почему то применяют в расчетах именно понятие инертной массы.
http://kvant.mccme.ru/au/smorodinskij_ya.htm
http://kvant.mccme.ru/1972/03/inertnaya_massa.htm
Даже в инженерном расчете молота эта масса инертная (http://cyberleninka.ru/article/n/raschet-energosilovyh-parametrov-kovochnogo-molota) и этот молот отлично будет работать и на астеройде (надо только разгонять его бабу не гравитацией а двигателем как в горизонтально ковочной машине — http://www.mtomd.info/archives/508).
Видимое ничто — комета — посеяла хаос на Юпитере, располагая только своей крошечной, по сравнениб с ним массой.
http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431352/Razrushenie_nebesnykh_aysbergov
https://my.mail.ru/mail/serken-66/video/1907/1906.html
Атомосфера, даже плотная земная, при прыжках у поверхности почти не тормозит предмет. Положение могли бы спасти амортизаторы, но на испытаниях вверху я их не вижу, да и все равно, — представьте аппарат, килограмм в 200 — как тяжелый мотоцикл, скачущий по скалам — одна ошибка, неудачный прыжок — и все.
Кто всерьез заинтересуется, может в CalculiX посчитать https://ru.wikipedia.org/wiki/CalculiX
Правда есть и другие способы решить эти проблемы…Vjatcheslav3345
05.04.2016 11:04Вот видео работы горизонтально ковочной машины — там понятно, что сила тяжести не влияет на удар — просто разгоняется инертный молот — https://www.youtube.com/watch?v=0qpjH3UCpVw
vedenin1980
05.04.2016 12:11+2Ещё раз, при чем тут когда вы сами придаете силу молоту? Речь идет о свободном падении тел с определенной высоты. Вы не знаете формулу скорости свободного падения u= sqrt(2gh)? Берем 1 метр и Землю, то тело приземлится с высоты 1 метр с конечной скоростью в 4,42 м/c, берем Луну и тело долетит до поверхности только с скоростью 1,8 м/c, на Марсе это будет 2,78 м/c. Есть разница?
«при прыжках у поверхности почти не тормозит предмет.»
Вы это кузнечикам скажите, белкам-летягам или птицам, которые перепархивают с места на место. Как раз у поверхности образуется экранный эффект, что позволяет «летать» кораблям на воздушной подушке. В конце концов, вы не видели как падает снег или пух?Vjatcheslav3345
05.04.2016 15:01Тогда ровер должен иметь массу кузнечика, чтобы его тормозило, пока же его масса — десятки и сотни килограммов, А даже 1-килограммовый кирпич атмосфера заметно тормозит только на космических скоростях.
Vjatcheslav3345
05.04.2016 15:07Либо его делать придется в виде огромного «блина» много метров в диаметре.
vedenin1980
05.04.2016 15:13«Ежики» показаны же на картинке в статье, они явно весят не сто килограммов, видимо это сверхлегкие разведчики рядом с крупной базовой станцией. Причем основной режим передвижения у них не торнадо, а простые колеса судя по статье, торнадо только для экстренных ситуаций, плюс они «прыгают» весьма не высоко, это тоже видно на картинке.
Vjatcheslav3345
05.04.2016 15:25Маленькие микророботы — да подойдут, а большую машину мы сейчас не способны сделать безопасной (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82).
Кстати, поэтому и насекомые не разбиваются падая, у них из за массы импульс мал и их биоматериалы его выдерживают. А вот если встречаются с лобовухой автомашины на скорости — тогда импульс становится велик…
Vjatcheslav3345
05.04.2016 15:20В формулах физики, относящихся к столкновениям, используются массы и скорости в момент удара а ускорение свободного падения просто помогает набрать эти скорости. Да, импульс на Марсе меньше чем на Земле, но ровер не пушинка, и, из за этого, импульс все равно значителен.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B4%D0%B0%D1%80
Vjatcheslav3345
05.04.2016 09:27«А при гравитации Марса или Луны прыжки на метр в высоту и приземления будут весьма мягкими».
Для оценки ударов имеет значение не вес тела на планете а его инертная масса — которая постоянна во всех уголках Вселенной.
http://doctorlom.com/item288.html
http://pskgu.ru/ebooks/jammer/jammer_06.pdf
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B0
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D0%B5%D1%80%D1%86%D0%B8%D1%8F
http://www.maths.ru/10-13.htm
прыжки робота можно будет помоделировать в блендере, придумать простого робота, типа этого танка и заставить его попрыгать.
http://younglinux.info/force
http://younglinux.info/book/export/html/97
https://habrahabr.ru/post/273543/Rumlin
05.04.2016 09:54+1Импульс = масса * скорость.
Для прыжков на Марсе/Луне необходима меньшая скорость, потому и импульс\сила при столкновении меньше.
Monty
05.04.2016 10:14Вопрос.
Радиосигнал до Марса летит ~30 минут. Значит в реальном времени его невозможно раскапывать. Он автоматически пытался раскопаться?Rumlin
05.04.2016 11:35+1Марсоходы все делают автоматически. Команда марсохода пишет программу. Запускают и ждут через пару часов результата — 30 мин. туда. Время на операцию. Время на передачу картинки на низкой скорости во время видимости ретранслятора на орбите и 30 мин. обратно. Т.е. фактически такого нет, что они там что-то онлайн видят.
kibergus
05.04.2016 17:56+5Люто минсую статью за заголовок и минсанул бы и автора, если бы не сделал этого раньше. Застраял — это когда застрял и дальше ехать не может. Вот Spirit застрял. Он больше никуда не поедет. А тут не смогли заехать в горку, развернулись и поехали в другом направлении. Марсоход в строю.
Rumlin
Можно посмотреть на Youtube старые хроники с испытанием советского прыгающего спускаемого аппарата для Фобоса.
25080205
Глядя на экскаватор, не понимаю, почему перспективный марсоход не оснастить ковшом. Он же как рука, им и грунт загребать, и отталкиваться, и перемещать предметы, и сооружать ямы/насыпи по необходимости...
tmin10
Слишком много энергии на него надо.
25080205
Энергия "не дороже денег" — если засел, никакая энергия уже не нужна. А возможность поддомкратить себя с любой стороны, оттолкнуться, подтянуться, подкопать где мешает — радикально увеличивает проходимость.
Плюс сами возможности взаимодействия с окружающим миром растут, если есть такая вот "рука".
Энергетику же надо повышать… И "мозгов" добавить. На фоне величайшего успеха этих марсоходов, это звучит не очень — помните же, как хреново было с исследованием Марса, доходило до шуток про "марсианскую ПВО"… Однако, если здраво оценить то, что они сделали за долгие годы — получается не так уж и много. По объективным причинам — задержки связи при общей несамостоятельности аппарата и низкая энергетика...
Rumlin
там же на Youtube есть видео советских колесных планетоходов c режимом шагания. В хрониках показано движение по песчаным дюнам.
и т.д.