В марте 2019 года Дмитрий Рогозин написал: «Многофункциональный лабораторный модуль (МЛМ) МКС «Наука» покинет цеха Центра Хруничева в августе этого года и будет перевезен в РКК «Энергия» для предполетных испытаний. Такое решение сегодня принято на совещании в Королеве с участием генконструкторов. Работа по МЛМ налаживается».

Август позади, но модуль «Наука» остается в цеху ГКНПЦ им. Хруничева, где он, собственно, просто лежит. В этом нет ничего неожиданного: модуль находится там с конца 2013 года, и работы с ним ведутся изредка, урывками, когда очередной руководитель Роскосмоса пытается сдвинуть дело с мертвой точки. Затем работа быстро заходит в тупик из-за того, что руководство РКК «Энергия» и Центра им. Хруничева не в состоянии разработать осуществимый план ремонта и запуска модуля. При срыве очередной даты утвержденный график пересматривается, целевые даты выполнения этапов работ с «Наукой» сдвигаются. Этого следует ожидать и сейчас, после срыва выполнения очередного этапа.

Разница между 2019 годом и 2017 заключается только в том, что предыдущий глава Роскосмоса Игорь Комаров был осторожнее в своих высказываниях и не допускал громких обещаний.

Ранее достаточно точный (с вероятностью около 14%) ответ о том, когда будет запущен МЛМ «Наука», в одном из интервью дал руководитель Европейского космического агентства Ян Вернер: «Наверное, во вторник. Воскресенье неудачный день для запуска, в понедельник – подготовка, во вторник – запуск».

Космическая лента

Обсудить

Спутник Сатурна Титан – единственное тело в Солнечной системе, не считая Земли, на поверхности которого постоянно присутствует жидкость. Роль воды там играют углеводороды – метан и этан. Подобно воде на Земле, метан скапливается в атмосфере, затем выпадает в виде осадков, заполняет реки и озера, а потом испаряется и снова попадает в атмосферу.

На Титане присутствует много озер, некоторые из которых из-за большого размера планетологи называют морями. По мнению ученых, основной механизм формирования озер напоминает процесс карстообразованиия на Земле: углеводороды растворяют коренные породы, состоящие изо льда и сложных органических соединений, в результате чего образуются понижения рельефа. Их и заполняет жидкость. На Земле вода таким же образом растворяет известняки, создавая карстовые пещеры.

Эта гипотеза работает хорошо в большинстве случаев, но она не подходит для некоторых небольших озер линейными размерами в десятки километров в северном полушарии Титана. Их отличительной особенностью являются высокие береговые валы, которые не могли образоваться в процессе растворения коренных пород. Команда итальянских ученых предложила новое объяснение механизма формирования таких озер, используя данные, собранные автоматической межпланетной станцией «Кассини» (Cassini). В основу работы легли радарные снимки, сделанные космическими аппаратом в ходе его последнего пролета вблизи Титана в 2017 году незадолго до завершения миссии.

В последние 0,5-1 млрд лет метан в атмосфере Титана создавал парниковый эффект, поддерживая температуру поверхности и воздуха относительно высокой – хотя, разумеется, она все еще намного ниже, чем на Земле. Ученые считают, что Титан переживает эпохи охлаждения и потепления, поскольку концентрация метана в атмосфере должна понижаться при взаимодействии с солнечным светом, а затем вновь увеличиваться. В холодные периоды количество азота в воздухе – а это на Титане, как и на Земле, основной элемент атмосферы – увеличивается.

Итальянские ученые предполагают, что избыток азота выпадает на поверхность в виде дождей, просачивается сквозь ледяную кору и скапливается в подземных полостях вблизи поверхности спутника. Затем, даже при небольшом потеплении, азот превращается в газ и при этом резко увеличивается в объеме, вытесняя вышележащие породы. Такие взрывы, вероятно, и приводят к образованию кратеров с высокими краями, которые затем под действием сил гравитации заполняются стекающим метаном и этаном.

Ссылка: jpl.nasa.gov

Обсудить

В пятницу 6 сентября состоялась попытка посадить на Луну автоматическую межпланетную станцию «Викрам» (Vikram), входящую в индийскую исследовательскую миссию «Чандраян-2». Миссия включала одноименный спутник, который остался на орбите Луны, посадочную платформу «Викрам» и расположенный на ней малый луноход «Прагьян».

После отделения от орбитального блока в понедельник, «Викрам» спустился на орбиту высотой 36x100 км. Он начал торможение для хода с орбиты в пятницу около 23:08 мск. Согласно полученной телеметрической информации, снижение происходило штатно до высоты 2,1 км. Вскоре после этого аппарат начал испытывать проблемы с поддержанием ориентации, а тяга двигателей увеличилась с 70% до 100%. Вертикальная скорость превысила расчетную, и связь с аппаратом пропала. Во всей видимости, он начал вращаться, а затем упал и разбился о поверхность Луны.

Следует помнить, что основная научная программа миссии «Чандраян-2» связана с научными приборами, установленными на орбитальном модуле. Посадочная платформа и луноход должны были проработать только 14 суток. Они имели скорее символическое значение. В случае успеха Индия стала бы четвертой страной после СССР, США и Китая, выполнившей успешную мягкую посадку на Луну. Кроме того, «Викрам» стал бы первым в истории космическим аппаратом, посетившим южный полюс Луны.

Южный полюс представляет интерес как для науки, так и с точки зрения будущего освоения пилотируемыми экспедициями. При помощи исследовательских спутников, таких как американский LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), вблизи полюсов Луны были обнаружены следы водяного льда. Ученых интересует его минеральная форма и механизм формирования, а для будущих пилотируемых экспедиций лед станет источником воды, кислорода и топлива. Помимо этого, на южном полюсе Луны есть так называемые «пики вечного света» – возвышенности, на которых Солнце никогда (на практике – почти никогда) не опускается за горизонт. Для сравнения, вне пиков вечного света лунная ночь длится 14 земных суток, что ограничивает применение солнечных батарей и усложняет работу на поверхности Луны в целом. Обычно исследовательские аппараты приостанавливают деятельность на период лунной ночи и переходят в режим обогрева и экономии энергии. Этим же условием ограничивалась продолжительность работы миссии «Викрам»: согласно замыслу разработчиков, станция и луноход не пережили бы свою первую лунную ночь.

Индийская миссия стала уже второй неудачной посадкой на Луну в этом году. 12 апреля израильская межпланетная станция «Берешит» (Beresheet) разбилась о поверхность Луны из-за отказа основного двигателя на активном участке снижения. «Берешит» был разработан некоммерческой организацией SpaceIL на пожертвования спонсоров. Несмотря на неудачу, он стал первой израильской АМС, достигшей орбиты Луны.

Следующая посадка на Луну ожидается в конце 2020 года. С задержкой на год Китай планирует запустить миссию «Чанъэ-5» (Chang’e 5). Ее задача – доставка на Землю образца лунных пород. Район посадки «Чанъэ-5» находится в Океане Бурь, крупнейшем море на видимой стороне Луны.

В 2021 году запланирован запуск сразу двух американских лунных посадочных станций. Их заказчиком выступает НАСА.

Компания Astrobotic намерена запустить свой посадочный аппарат Peregrine («Сокол») в июне 2021 года на ракете-носителе «Вулкан» (Vulcan). Посадка запланирована на июль. Аппарат доставит в Озеро Смерти на Луне до 14 приборов НАСА, за что Astrobotic получит $79,5 млн.

Техасская компания Intuitive Machines намерена запустить свою посадочную станцию Nova-C в июле 2021 года на ракете Falcon 9. Посадка на Луну в Океане Бурь или Море Ясности состоится через 6,5 суток. Аппарат будет нести четыре научных прибора. Сумма контракта – $77 млн.

Также на 2021 год запланирован запуск посадочной миссии Hakuto-R («Белый кролик») японской компании ispace. Как и упомянутые выше SpaceIL и Astrobotic, ispace основана командой, участвовавшей в конкурсе луноходов Google Lunar X-PRIZE. Конкурс закончился в 2018 году без победителей.

Единственная анонсированная миссия, целью которой является посадка в районе южного полюса Луны – это российская «Луна-25» («Луна-Глоб»). Официально ее запуск запланирован на середину 2021 года, а район посадки расположен к северу от кратера Богоуславского на 69,5° ю.ш. В то же время, разработка «Луны-25» началась еще до 2010 года, и не похоже, что это направление является приоритетным для НПО им. Лавочкина. «Луна-25» появляется в новостях изредка, и в основном ее упоминают в связи с очередным переносом сроков запуска. В последние годы основные ресурсы НПО им. Лавочкина были сконцентрированы на разработке десантного модуля российско-европейской миссии «Экзомарс». Эти работы в ближайшее время будут завершены, но в очереди предприятия остается еще один важный проект – система наблюдения за полярной областью Земли «Арктика». Начало развертывания группировки спутников «Арктика-М» переносится с 2016 года. Руководство Роскосмоса неоднократно подчеркивало, что приоритетом для отрасли является выполнение военных и прикладных программ, а не научных, и потому не стоит ждать начала активной работы над «Луной-Глоб» в ближайшие годы.

Космическая лента

Обсудить

Сегодня ночью должна состояться посадка индийской автоматической станции «Викрам» (миссия «Чандраян-2») на Луну. В случае успеха этот аппарат станет первой межпланетной станцией, мягко приземлившейся на спутник Земли в районе южного полюса. Советские, американские и китайские автоматические аппараты, а также пилотируемые экспедиции «Аполлон» изучали Луну в районе экватора. Трансляция посадки начнется в 22:40 мск. Сама посадка ожидается в 23:23 мск. Мини-луноход «Прагьян» должен сойти на поверхность Луны около 4 часов утра в субботу.

UPD. Неудача.

Космическая лента

Обсудить

Американская межпланетная станция InSight находится на Марсе с 27 ноября 2018 года. Один из ее основных инструментов – разработанный Немецким космическим агентством (DLR) пенетратор HP3, который должен был внедриться под поверхность планеты на глубину 5 м. Он состоит из удерживающей платформы, зонда-крота и соединяющей их ленты с термодатчиками.

В начале 2019 года при помощи руки-манипулятора платформа HP3 была установлена на поверхности Марса рядом со станцией InSight. Первое включение зонда прошло успешно, и он погрузился под поверхность Марса приблизительно на 3/4 своей высоты. Но после второго включения в начале марта глубина погружения «крота» не изменилось. Как показал дальнейший анализ, «крот» приобрел угол наклона в 10-15 градусов. Подробнее об инструменте и работе с ним можно прочитать здесь.

Предположение о том, что инструмент наткнулся на крупный камень на такой небольшой глубине, ученые считают очень маловероятным. Основная гипотеза на сегодняшний день гласит, что погружение не происходит из-за недостаточного трения зонда о грунт. При ударе пенетратора о поверхность Марса возникает сила отдачи около 7 Ньютонов. Чтобы «крот» погружался под поверхность, эта отдача должна поглощаться трением со стороны горных пород.

В мае при помощи камеры на руке-манипуляторе специалисты попытались снять на видео зонд HP3 во время тестового включения, однако эта попытка оказалась неудачной: опорная платформа помешала камере подобраться к «кроту». Поэтому при помощи руки-манипулятора платформа была перенесена на новое место. Сделанные после этого фотографии «крота» показали, что глубина его погружения составила около 35 см. Он пробил вокруг себя отверстие, которое оказалось даже шире, чем предполагали ученые. Диаметр «кротовой норы» более чем в два раза превышает диаметр самого «крота» и составляет около 6 см. Тот факт, что стенки мини-скважины не обвалились, а также смещенные следы удерживающей платформы свидетельствуют о том, что верхняя корка сцементированного песка является достаточно прочной. Лента с датчиками, закрепленная к верхнему концу зонда, скрутилась приблизительно на 135 градусов.

Глубина образовавшейся при погружении скважины составляет 7-8 см. По виду ее стенок ученые предполагают, что твердый слой, залегающий над несцементированным песком, содержит конкреции и, возможно, полости. Его мощность составляет 5-10 см.

Ученые планировали разрушить твердую корку вокруг «крота», чтобы заполнить скважину песком и увеличить трение на боковых стенках пенетратора. Для этого был использован совок, установленный на руке-манипуляторе станции InSight. До середины августа было выполнено три подхода, в ходе каждого из них совок дважды надавливал на грунт вокруг отверстия. Первое нажатие проводилось плоской поверхностью совка, следующие четыре – наконечником, и шестой опять плоскостью. Сила надавливания составляла около 50 Ньютонов, что соответствует давлению 50 кПа при нажатии плоской поверхностью и 300 кПа при нажатии острием.

Как показала съемка, проведенная после выполнения операций, разрушить кору вокруг отверстия так и не удалось, хотя на правом краю заметно частичное разрушение. Само отверстие было засыпано песком приблизительно наполовину. Таким образом, по мнению ученых, корка сцементированного песка обладает прочностью на сжатие не менее нескольких сотен кПа, а сверху она присыпана слоем рыхлой пыли толщиной около 1 см. Любопытно, что более ранние оценки прочности коры, сделанные на основании данных о наклоне «крота» при первом включении, показали, что сопротивление при проникновении зонда составляло около 300 кПа. Это значит, что «крот» приподнимал удерживающую платформу, пока погружался на первые семь сантиметров, т. е. пробивал сцементированную кору. Смещенные следы от опор платформы на песке это подтверждают.

Сейчас Марс скрыт от Земли Солнцем, а потому все операции с исследовательскими аппаратами на его поверхности приостановлены до возобновления связи. Работа продолжится 10 сентября. Тем временем, ученые пытаются составить дальнейшую программу работы с прибором HP3. Одна из идей состоит в том, чтобы прижать «крота» к стенке скважины «совком». Эта операция была бы довольно рискованной, но иначе шансы возобновить работу инструмента вряд ли остаются. Чтобы выполнить научную программу, связанную с инструментом HP3, «крот» должен погрузиться не менее чем на 3 метра.

Ссылка: dlr.de

Обсудить

На этой неделе Индия попытается стать четвертой страной в мире после СССР, США и Китая, выполнившей мягкую посадку автоматического аппарата на поверхность Луны. В понедельник посадочный модуль миссии «Чандраян-2» успешно отделился от орбитального аппарата и начал автономный полет. Миссия стартовала 22 июля, 20 августа аппарат перешел на орбиту Луны, сход с орбиты и посадка платформы на Луну должны состояться в пятницу 6 сентября.

В прошедшее воскресенье космический аппарат выполнил маневр, в результате которого спустился на орбиту Луны высотой 119x127 км. Отделение посадочной платформы «Викрам» произошло вчера в 10:45 мск. Согласно пресс-релизу, опубликованному Индийским космическим агентством, все системы орбитального блока и посадочной станции после разделения работают в штатном режиме.

Первую коррекцию орбиты «Викрам» выполнил сегодня утром в 6:50 мск. О его успешном завершении Индийское космическое агентство сообщило в отдельном пресс-релизе. В результате маневра посадочный аппарат перешел на орбиту высотой 104x128 км. Еще одна коррекция запланирована на 1:30-2:30 4 сентября. Она снизит перигей до 36 км, подготовив аппарат к выполнению посадочных операций 6 сентября. Посадка на Луну должна состояться между 23:00 и 24:00 мск.

Масса посадочного аппарата «Викрам» составляет 1471 кг. Он несет на себе малый 27-килограммовый луноход «Прагьян» (Pragyan). Они оба должны будут проработать на поверхности Луны один лунный день, т. е. около 14 земных суток. Связь с луноходом будет осуществляться через посадочную станцию, которая будет напрямую обмениваться данными с Землей.

Орбитальный модуль миссии «Чандраян-2» выйдет на рабочую орбиту высотой 100x100 км и должен будет проработать на ней один год. Список его научных инструментов включает спектрограф для составления трехмерной минералогической карты Луны, рентгеновский спектрограф, рентгеновский монитор солнечного ветра и камеру высокого разрешения.

Первоначально Индия планировала запустить свой малый луноход на российской станции «Луна-Ресурс», однако в 2013 году, из-за постоянных переносов в российской программе исследования Луны, Индия отказалась от этой идеи в пользу создания собственной посадочной платформы. Запуск российской лунной станции ожидается только в 2022 году.

Ссылка: spacenews.com

Обсудить

Во вторник 27 августа на Международную космическую станцию в рамках эксперимента был доставлен первый российский антропоморфный робот Skybot F-850 (FEDOR). Программа работы с ним не отличается размахом. Она рассчитана на двое суток, и уже 6 сентября Skybot F-850 должен вернуться на Землю. Глава госкорпорации Роскосмос Дмитрий Рогозин считает антропоморфных роботов очень перспективным направлением и останавливаться на этом эксперименте не намерен. Однако с его точкой зрения можно поспорить.

В первую очередь, следует разграничить два типа аппаратов – роботы и манипуляторы. Роботы способны работать самостоятельно, а вторые каждое действие выполняют по команде оператора. Несмотря на то, что Skybot F-850, как заявляют разработчики, обладает некоторыми элементами автономности, в целом он все-таки относится к манипуляторам.

Идея антропоморфности – т. е. повторения функционального устройства человеческого тела – предполагает, что такие аппараты смогут быть универсальными. Они не потребуют адаптации под себя рабочей среды и инструментов. Кроме того, в случае манипуляторов, таких как Skybot F-850, дополнительным преимуществом, как считается, будет упрощенное управление: оператор надевает костюм или экзоскелет, считывающий его движения, и манипулятор их повторяет.

В действительности, увы, на практике последний пункт теряет смысл. Специалисты, занимающиеся захватом движений (mocap, motion capture) прекрасно знают, что тело человека можно описать набором жестких костей, соединенных шарнирами, только с определенной погрешностью. Мы состоим не только из костей, но также из мышц и кожи. Кожа, на которой закреплены датчики, может растягиваться и сжиматься, и эти движения не обязательно четко совпадают с движениями костей. Кости в суставах тоже соединены не строго концами, и, в отличие от шарниров манипулятора, поворачиваются не в идеальной плоскости. Кроме того, кости плеча и предплечья (а также ног) могут скручиваться. Даже с использованием самых современных технологий невозможно добиться точного воспроизведения движений человека.

Захват движений является отдельной проблемой. Угловые датчики, применяемые для захвата движения в экзоскелетах, не идеально точны и требуют калибровки, а точность калибровки, в свою очередь, не может быть слишком велика. Например, если мы попросим оператора принять «Т-позу» (стойка вертикально с прямой спиной и руками, вытянутыми в стороны), погрешность калибровки будет измеряться сантиметрами.

При построении конечностей применяют два подхода: прямая и обратная кинематика. Об обратной кинематике речь пойдет ниже, но в первом случае мы определяем углы поворота плеча, предплечья и кисти (в случае руки) оператора, а потом поворачиваем шарниры манипулятора, чтобы установить их в аналогичные позиции. Легко посчитать, что с длиной руки в 60 см ошибка определения угла поворота плеча в 2 градуса сдвинет кисть манипулятора на 3 см в сторону. К ним добавится ошибка определения ориентации предплечья. С учетом неточности калибровки, общая погрешность при трансляции положения кисти с легкостью превысит 10 см. На некоторых фотографиях Skybot F-850 с МКС хорошо видно, что положение рук Александра Скворцова в экзоскелете не соответствует положению рук 3D-модели манипулятора.

Свои сложности есть и с пальцами. Современные механические манипуляторы очень далеки от того, чтобы передать сложную подвижность руки. Обычно пальцы у них имеют одну степень свободы (поворачиваются вокруг одной оси), тогда как у пальцев человека две степени свободы. Даже на современных бионических протезах используются шарниры с одной степенью свободы – более простые и надежные. Кроме того, сама ладонь человека не является жесткой. Она может сгибаться, менять форму, охватывать и сжимать находящийся в руке инструмент.

Еще одна проблема заключается в том, что люди бывают разного роста и размера. Если рука манипулятора длиннее руки оператора, то, даже с идеально точным определением и воспроизведением положения костей, она будет двигаться иначе. Когда оператор коснется пальцем своего носа, манипулятор ткнет пальцем в воздух: чтобы коснуться носа, ему надо сгибать плечо и предплечье на другие углы.

Логичным решением некоторых из этих проблем становится обратная кинематика. Этот подход предполагает, что мы определяем положение в пространстве последнего узла в цепочке (т. е. кисти), а затем поворачиваем предыдущие узлы (плечо и предплечье) на те углы, которые необходимы для попадания кисти в заданную точку. В этом случае мы отходим от прямого управления, т. е. манипулятор уже не будет досконально повторять движения оператора. Логичным следующим шагом для такого аппарата станет увеличение длины «руки», чтобы гарантировать работоспособность даже с самым длинноруким оператором. Но в этом случае механизм управления при помощи захвата движений станет фактором, искусственно ограничивающим возможности манипулятора, и от него ради повышения эффективности системы лучше отказаться. А сам аппарат уже нельзя будет считать антропоморфным из-за нарушения пропорций тела.

Это не все проблемы манипуляторов. Работа с инструментами подразумевает обратную связь. Силу, которую надо приложить к отвертке для откручивания болта, мозг определяет не столько по изображению из глаз, сколько по сопротивлению, которое чувствует рука и которое распространяется на всё тело. Оператор должен чувствовать нагрузку от приборов и оборудования, чтобы успешно и эффективно управлять манипулятором, но на нынешних технологиях это реализовать невозможно.

Способность человекоподобного робота работать в человеческой среде и использовать человеческие инструменты тоже не обязательно оправдывает создание антропоморфных аппаратов. В действительности, для достижения этих целей реализовать нужно три системы: систему перемещения, манипуляторы с пальцами и систему получения информации (камеры, датчики глубины). В случае работы на Земле, камеры должны быть расположены приблизительно на уровне человеческой головы, и аппарат должен уметь перемещаться по неровной местности, по ступенькам, забираться по лестнице и садиться в автомобиль. Для решения этих задач ноги (и руки на вспомогательной роли) подходят хорошо, но это не значит, что нельзя придумать более совершенный механизм. В невесомости все иначе: космонавты на МКС практически не используют ноги. А рабочая среда на Луне или Марсе будет сильно отличаться от земной.

Общая автоматизация техники также снижает требования к роботу. Например, умение управлять автомобилем теряет смысл, если автомобили начинают сами собой управлять. Аналогичным образом, проще и дешевле научить лунный транспорт перемещаться автономно, чем закладывать в робота программу управления транспортом через интерфейсы, предназначенные для человека. По этой же причине Skybot F-850 не готовили к управлению пилотируемым кораблем «Союз». Вместо этого сам корабль выполнил полет к МКС в автоматическом режиме.

Если попробовать представить «идеальный» антропоморфный робот для работы в невесомости, то он превратится в «паука» с набором манипуляторов значительной длины, из которых часть используется для перемещения по поверхности или внутри космической станции, а часть – для работы с инструментами. Человекоподобный корпус такому аппарату не нужен. На Луне или Марсе этот аппарат должен быть помещен на подвижную платформу, и манипуляторы для перемещения ему не понадобятся.

Манипулятор не должен пытаться полностью повторить человеческую руку, т. к. работать с обычными инструментами все равно не сможет либо сможет малоэффективно. Для выполнения работ на внешней поверхности МКС достаточно реализовать функции отвертки и нескольких других инструментов, а также и возможность захвата объектов разной формы и размеров.

К сожалению, пока человечество не научилось создавать полностью автономных роботов, однако автоматизировать отдельные задачи при помощи технологий машинного обучения у инженеров уже получается. И это можно использовать для создания «умных» космических манипуляторов. Такой аппарат сможет по команде с Земли переместиться в заданную точку на поверхности станции. Затем оператор будет последовательно выдавать команды на снятие крышки, откручивание болтов, перемещение объектов, указывая, какую операцию и с какими объектами надо выполнить, но не управляя напрямую перемещением «рук» и работой приборов. Этим аппарат будет заниматься сам, ориентируясь на заложенную модель космической станции и данные со своих сенсоров.

Космическая лента

Обсудить