Роботы в космосе



Человеческое воображение часто не успевает за происходящими событиями. Яркая реальность вторгается в нашу жизнь и окрашивает ее фантастическими красками. Без преувеличения можно сказать, что новый этап освоения космического пространства начался в ноябре 1970 г. 17 ноября по лунной поверхности начал перемещаться советский самоходный космический робот «Луноход-1». Он обследовал 80 000 м2 моря Дождей. Луноход состоял из восьмиколесного шасси и корпуса. На каждом колесе имелся свой электродвигатель. Исследовательский комплекс включал телефотометры, телекамеры, рентгеновский телескоп для изучения космического излучения и другую научную аппаратуру. Десять месяцев работал этот робот в условиях повышенной радиации, космического вакуума при перепаде температур в 300°. И все это время в 400 тыс. км от него в Центре дальней космической связи работал экипаж из пяти человек: командир, водитель, штурман, оператор и бортинженер. Космические аппараты (КА), совершившие мягкую посадку на Луну и взявшие пробы грунта — «Севаейр—3» (США, 20.04.1967 г.) и «Луна—16» (СССР, 21.09.1970 г.), были оборудованы простейшими манипуляторами, способными лишь на одну операцию — переместить инструмент в зону работы и взять пробу грунта.

На сегодняшний день самым совершенным манипулятором, который используется в космосе, является дистанционно управляемая манипуляционная система (ДУМС) пилотируемого транспортного космического корабля США многоразового использования (МТКК) «Спейс шаттл». Он был разработан канадской фирмой «СПАР аэроспейс», а фирма «Ай Би Эм» создала для него программное обеспечение. Электромеханический манипулятор имеет шесть степеней подвижности. Длина его плеча 6,37 м, предплечья — 7,6 м, кисти — 1,88 м. Плечо и предплечье выполнены из эпоксидных армированных угольным материалом тру§ диаметром 33 см, и масса ДУМС, несмотря на значительные размеры, невелика — 454 кг. Зона действия ДУМС охватывает 90% грузового отсека КА. Система обеспечивает вывод и съем с орбиты полезного груза массой до 30 т.

На манипуляторе установлены две телекамеры — одна непосредственно на рабочем органе, а другая — на конце плечевого сустава. «Боевое крещение» ДУМС состоялось во время второго полета по программе «Спейс шаттл» (КА «Колумбия» 12.11 — J4.11.1981 г.), а наиболее сложные операции с помощью ДУМС были выполнены во время одиннадцатого полета (КА «Чел- ленджер», 6.04—13.04.1984 г.). Основными задачами полета являлись вывод на орбиту ИСЗ «ЛДЭФ-1» и ремонт на орбите ИСЗ «Солар Максимум Мишен» — «СММ». На второй день полета с помощью ДУМС был извлечен из грузового отсека и размещен на орбите ИСЗ «ЛДЭФ-1» — 11-тонный цилиндр величиной с автобус, в создании которого участвовали ученые из США, Канады, Дании, Франции, ФРГ, Ирландии, Нидерландов, Швейцарии и Великобритании. На третий день экипаж «Челленджера» приступил к операции захвата ИСЗ «СММ». Командир корабля Р. Криппен подвел КА на расстояние 60 м к ИСЗ. Поскольку ИСЗ вышел из строя и потерял ориентацию, то астронавт Д. Нелсон вышел в открытый космос. Используя индивидуальную двигательную установку ММУ, он сблизился со спутником и попытался состыковаться с ним для стабилизации спутника. Однако все попытки оказались неудачными. Нелсон попытался ликвидировать вращение ИСЗ, схватившись за панель солнечных батарей, но это привело к тому, что началось вращение ИСЗ и относительно поперечных осей. Т. Харт трижды пытался захватить держатель на дестабилизированном ИСЗ с помощью ДУМС, но попытки оказались безуспешными. А в Центре космических полетов операторы бились над тем, как стабилизировать ИСЗ. Это удалось сделать, используя магнитную систему ориентации спутника. И наконец, 10 апреля Т. Харту удалось захватить спутник за держатель. Он был помещен в грузовой отсек «Челленджера». 11 апреля Дж. Нелсон и Ван Хофтен совершили выход в открытый космос и провели необходимые ремонтные работы. При выполнении работ они стояли в специально закрепленном на конце манипулятора «стремени». По их командам Т. Харт переносил «стремя» в нужное место. По окончании ремонта ДУМС удерживал «СММ» над «Челленджером» до тех пор, пока шла проверка систем ИСЗ, затем спутник был снова выведен на орбиту. Интересно отметить, что во время полета был установлен своеобразный рекорд — одновременно в космосе находились 11 человек — пять отечественных космонавтов (Л. Кизим, В. Соловьев, О. Атьков, Ю. Малышев, Г. Стрекалов), исследователь Республики Индии (Р. Шарма) на борту комплекса «Салют-7» — «Союз Т-10» — «Союз Т-11» и пять американских астронавтов на борту КА «Челленджер».

Недалеко то время, когда на околоземных орбитах появятся большие космические станции, на которых будут находиться и роботы.

На наших глазах рождается новая технология — космическая. Специфические условия — невесомость и глубокий вакуум — дают возможность осуществить уникальные производственные процессы, невозможные на Земле. В условиях микрогравитации получают материалы с очень высокой степенью однородности, полезные примеси равномерно распределяются по всему объему материала. В невесомости любая жидкость под действием сил поверхностного натяжения принимает сферическую форму. Появляется возможность обработки жидких материалов без помещения их в емкость и, следовательно, получения сверхчистых веществ, не загрязненных примесями со стенок этой емкости, или веществ с такой температурой плавления, которую не выдержит ни один тигель. С помощью магнитных полей расплавам, находящимся во взвешенном состоянии, можно придать любую форму. Невесомость может быть использована и для получения особо чистых лекарств и вакцин.

Первые шаги в космосе делает и сварка. Можно ли варить в космосе? Для сварки нужна дуга, требуется ионизация межэлектродного пространства. А ионизировать нечего — кругом космический вакуум. А как предотвратить разбрызгивание и свободный полет по космическому кораблю капель расплавленного металла? Первые положительные результаты в этом направлении получены космонавтами В. Кубасовым и Г. Шониным.

Многочисленные эксперименты по отработке космических технологий были проведены на станциях «Салют», «Мир». Появляются предпосылки для развития космического производства. Будут созданы целые, полностью автоматизированные и роботизированные технологические модули, свободно парящие около космических станций (для исключения действия ускорения, создаваемого перемещающимися по станции космонавтами, ускорений при причаливании и отходе транспортных кораблей и ОМВ). На них роботы будут совершать операции по загрузке — разгрузке установок, контролировать параметры получаемых материалов и изделий, настраивать и регулировать аппаратуру.