Космический паук возрождён китайскими инженерами для сборки антенн и электростанций на орбите
Китайские исследователи разрабатывают собственную версию автоматизированного робота для орбитального строительства SpiderFab, концепция которого изначально принадлежала NASA, но так и не была испытана в космосе. Об этом сообщает издание South China Morning Post со ссылкой на исследователей из Шэньянского института автоматизации на севере Китая. Идея создания подобных роботов заключается в том, чтобы они могли возводить конструкции в условиях низкой или нулевой гравитации, которые обычно слишком велики, чтобы их можно было вывести на орбиту в качестве полезной нагрузки внутри ракет или других космических аппаратов.
В настоящее время любое оборудование, отправляемое в космос, должно быть изготовлено на Земле и спроектировано таким образом, чтобы его можно было компактно сложить внутри космического корабля. После запуска такая конструкция разворачивается или раскрывается уже в космосе. Несмотря на эффективность этого подхода, он накладывает жёсткие ограничения на то, что реально можно отправить за пределы Земли. Размер и вес объекта должны соответствовать определённым критериям, а кроме того, он должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать экстремальные нагрузки при запуске ракеты.
Концепции, подобные SpiderFab, могут полностью изменить эту парадигму. Вместо запуска готовых конструкций на орбиту роботы смогут изготавливать объекты прямо в космосе из сырья, например из катушек с углеродным волокном. Подобно тому, как пауки плетут паутину на Земле, такие роботы могли бы фактически печатать конструкции в 3D-формате в космическом пространстве. Теоретически это означает, что не будет реальных ограничений на размер создаваемых объектов, если у робота будет достаточно расходного материала. Таким образом, создание километровой антенны или огромных солнечных батарей становится вполне реальной задачей.
Подхватив эту идею, китайская команда сообщила, что им удалось решить две основные проблемы, с которыми столкнулось NASA при своих попытках реализовать проект. Их робот использует композитные материалы на основе углеродного волокна, а не просто «чистое» углеродное волокно. Как утверждают исследователи, из этого материала можно формировать длинные полые трубки, которые обладают исключительной прочностью при очень малом весе, что делает их идеальными для космических конструкций. Кроме того, любые сооружения, «напечатанные» в космосе, можно соединять без необходимости использования болтов или клея. По словам команды, конструкции можно проектировать таким образом, чтобы они имели встроенные 3D-печатные соединения.
При соединении компонентов их затем можно спаивать с помощью лазера, фактически сваривая или сплавляя элементы. Это приводит к образованию гораздо более прочных соединений, обеспечивает более чистую сборку и лучшую совместимость с автоматизацией. В настоящее время робот всё ещё находится на стадии наземных исследований и разработок, а проверка концепции дала многообещающие результаты. На сегодняшний день команда использовала свою разработку для создания уменьшенной модели антенной конструкции в лабораторных условиях.
В будущем исследователям предстоит преодолеть другие серьёзные вызовы, такие как совершенствование автоматизированной роботизированной сборки в условиях микрогравитации. Чтобы сделать технологию практичной, необходимо также решить проблемы точного позиционирования на больших расстояниях и обеспечить долговременную устойчивость конструкции к радиации и другим космическим условиям. Как сообщает SCMP, в институте заявили, что строительство конструкций на орбите устраняет необходимость складывать их для транспортировки в ракетах или беспокоиться об ограничениях по размеру. Детали можно изготавливать, соединять и собирать непосредственно в космосе, что потенциально является ключевой технологией для космических систем следующего поколения.