А шнек идет: разработан аппарат для исследования спутника Сатурна
Российские ученые разработали планетоход для исследования спутника Сатурна Титана, потенциально пригодного для колонизации. Машина способна двигаться по воде, суше и болотистой местности. Вездеходность аппарата обеспечивает особый метод передвижения: два винта проталкивают его вперед без проскальзывания вне зависимости от свойств грунта. Планетоход обладает высокой проходимостью, согласны эксперты, однако указывают, что он подвержен износу. О колонизации говорить еще рано, но изучение Титана даст возможность найти иные формы жизни и понять, как зарождалась жизнь на Земле, добавили специалисты.
Закрутилось, завертелось
Крупнейший спутник Сатурна Титан ученые рассматривают как один из кандидатов на колонизацию. 15 лет назад автоматическая межпланетная станция «Кассини-Гюйгенс» зафиксировала на поверхности Титана озера и даже моря, заполненные жидкими углеводородами. Это первый случай обнаружения подобных природных образований на космических телах.
Ученые из института № 6 «Аэрокосмический» МАИ разработали аппарат, подходящий для исследования Титана. У него особый способ передвижения, основанный на применении двух винтов, подобных тем, что вращаются внутри мясорубки. Аппарат похож на танк, только вместо гусениц винты. Благодаря такой технической задумке титаноход одинаково эффективно сможет передвигаться как по воде, так и по суше, а также по болотистой местности. Такая вездеходность актуальна для Титана, где есть водоемы из углеводородов, снегообразный железистый грунт, местами возможен лед.
«Аппарат планируется оснастить двумя параллельными друг другу винтами, так называемыми шнеками, — рассказала автор работы Элеонора Войцицкая. — Шнеки в отличие от винта мясорубки имеют более толстый стержень и менее выраженную винтовую линию. Они при вращении в одну сторону будут отталкиваться от поверхности и продвигать машину вперед и немного боком, зато не будет проскальзывания».
Ранее шнекоходы не разрабатывались для космических миссий, отметила доцент кафедры «Космические системы и ракетостроение» МАИ, руководитель работы Алена Моржухина.
«Помимо принципа передвижения титанохода необходимо рассмотреть расположение внутренней аппаратуры, в частности систем энергорегулирования и энергопитания, — отметила специалист. — Важно, чтобы аппарат раньше времени не выработал ресурс, так как технике придется работать на холодном Титане при температуре минус 170 °C. Многие приборы функционируют в четко определенных температурных границах. Для обеспечения их работы понадобятся системы терморегулирования, возможно, создание специальных контейнеров».
Лететь до Титана зонд будет около 10 лет. Чтобы сохранить возможность размещения на борту аппаратуры, необходим ряд так называемых гравитационных маневров. С их помощью зонд может приобретать ускорение от гравитационного поля планет и спутников, что позволит сэкономить на топливе и, следовательно, увеличить массу полезной нагрузки.
«Размер зонда будет задавать радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), — пояснила Элеонора Войцицкая. — В основе его работы лежит распад радиоактивного элемента, в процессе которого выделяется тепло. Оно преобразуется в электричество, которое питает шнекоход. Дело в том, что до Титана свет звезды нашей системы не достает, поэтому получать энергию от солнечных батарей будет невозможно. РИТЭГи крупные по габаритам, поэтому займут большую часть полезной нагрузки, ведь шнекоходы — очень энергозатратные механизмы. Размер такой батареи — около метра по всем измерениям. Таким образом, шнекоход будет иметь длину и высоту около полутора метров и метр в ширину».
Предназначение разрабатываемого аппарата — подробное изучение состава поверхности и атмосферы Титана, фотографирование местности, забор грунта. Предполагается, что информация со шнекохода будет передаваться орбитальному аппарату, а оттуда она пойдет на Землю. Это позволит не думать о том, как возвращать машину обратно.
Вспомнить молодость
Устройство шнекохода было изобретено еще в прошлом веке, однако распространения они не получили.
«Шнекоходы действительно обладают высокой проходимостью, в частности, по болотистой местности, они довольно плавучие. Кроме того, они маневренные — могут двигаться в любую сторону. Однако у них небольшая скорость передвижения, и винты при прохождении по твердому грунту ломаются. Больше подходят такие аппараты для передвижения по снегу или болотам, а также воде», — пояснил эксперт в области бронетанкового вооружения Сергей Суворов.
Вероятно, аппарат позволит более детально изучить процессы, которые привели к образованию Титана, предположил заведующий отделением исследований Луны и планет Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ Владислав Шевченко. Спутник Сатурна схож по своим характеристикам с молодой Землей, поэтому его изучение может стать ключом к пониманию того, что происходило на нашей планете. При этом специалист считает, что колонизировать Титан вряд ли удастся.
«Сама химия и природа этой среды довольно агрессивны, и люди смогут находиться на открытом пространстве только в скафандрах, а жить лишь в закрытых помещениях, — сказал эксперт. — Мне кажется, основная задача исследования Титана — поиск внеземных форм жизни. Ведь некие первичные формы жизни находили на Земле даже в очень необычных условиях. Значит, могут быть и вне нашей планеты условия для существования неких примитивных форм жизни. Это важно для фундаментальной науки и даже прикладной».
Сейчас уже проработано несколько вариантов конструкции титанохода. В планах — определить расположение всех систем и источников питания.
Титан — крупнейший спутник Сатурна. Это единственное кроме Земли тело в Солнечной системе с доказанным стабильным существованием жидкости на поверхности и плотной атмосферой. Поэтому у Титана есть потенциал для колонизации. В этом плане он более привлекателен, чем Марс или Луна. Атмосфера может защитить людей от космических лучей и метеоритов. Что касается ресурсов, на спутнике Сатурна есть цикл углеводородов, схожий с циклом круговорота воды в природе на Земле. Жидкость (в основном метан и ряд других соединений) с поверхности спутника испаряется, формируется в виде облаков и снова выпадает обратно в виде осадков. Эти углеводороды можно использовать для получения энергии.
