Время прочтения - 6 мин.
Решающую роль в исследованиях мирового океана могут сыграть беспилотники на солнечной энергии. Американские инженеры сконструировали самого простого шагающего робота. В октябре NASA отправит зонд к астероиду Психея, который, как считается, полностью состоит из металлов.
Большие открытия — под водой
В настоящее время на карты нанесено не более 5% подводных очертаний планеты, поэтому самые потрясающие открытия в XXI веке нас могут ожидать не только в космосе, но и на дне океанов.
Одним из наибольших препятствий для изучения морской части Земли является отсутствие систем энергоснабжения, которые позволили бы автономным подводным аппаратам (AUV) и аппаратам с дистанционным управлением (ROUV) работать достаточно долго без замены бортовых источников питания.
Чтобы преодолеть эти проблемы, ученые прилагают немало сил для поисков альтернативных решений, которые позволят AUV и ROUV работать без ограничений по схемам погружения или необходимости всплывать на поверхность для подзарядки.
Кроме того, стоит задача создания источников питания, которые потребовали бы как можно меньшего участия человека для их подключения и перезарядки.
Потенциальным решением этих проблем является солнечная энергия, проникающая на большие глубины. Поэтому группа ученых из Нью-Йоркского университета изучает, как ее преобразовать, сделав пригодной для подводных транспортных средств.
Видимый свет, особенно в зелено-синей части спектра, может проникать в воду на глубину до 50 метров, обеспечивая достаточную энергию для работы основных приборов. Используя солнечные элементы, в теории можно питать стационарные датчики, устройства связи, а также использовать комбинацию солнечной энергии и тепловой, полученной из разницы температур океана на разных глубинах.
Среди существующих проблем исследователи отмечают неэффективность существующих кремниевых технологий, а также биоразнообразие на поверхности воды, уменьшающие доступ приборов к солнечному свету.
Основной причиной, из-за которой кремниевые панели оказываются малопригодными в водной среде, является содержание в ней влаги и соли, а также поглощение красного и инфракрасного частей светового спектра, не проникающих очень далеко в воду.
Обрастание подводных аппаратов и электроники органическими веществами — микроорганизмами, растениями и моллюсками, также является серьезной проблемой для морских технологий, особенно тех, которые работают на мелких океанических территориях.
Поэтому в качестве замены кремния исследователи рассматривают элементы, основанные на фосфиде галлия-индия (GaInP) и теллуриде кадмия (CdTe). Конструируются также органические и перовскитные солнечные элементы нового поколения (OSC и PSC).
Опыты по изучению эффективности таких элементов проводятся в условиях повышенного биозагрязнения водной поверхности.
Новый подход в разработке шагающих роботов
На протяжении нескольких последних десятилетий инженеры-робототехники работали над созданием роботов, которые могли бы ходить на двух ногах и делать это так же плавно, как животные или люди.
На этом пути появилось множество инженерных разработок, включая двигатели, гидравлику, технологические чипы и другие детали. Однако результаты, как правило, были исключительно сложными и дорогими, а роботы по-прежнему ходят как роботы, а не как люди.
Небольшая группа инженеров-механиков из Университета Карнеги-Меллона в сотрудничестве с коллегами из Университета Иллинойса спроектировала и построила робота, которого они назвали «самым простым шагающим роботом за всю историю».
Команду вдохновили разработки канадского инженера Тэда МакГира, в конце 1980-х годов построившего простого робота без двигателей, приводов или компьютеров, способного легко спускаться по немного наклоненной плоскости.
Исследователи отмечают, что такая конструкция оказалась возможной благодаря умелому использованию баланса и гравитации. По-новому взглянув на подход МакГира, ученые разработали робота, названного Мугату, способного ходить по ровной поверхности благодаря всего лишь одному приводу.
У Мугату есть соединенные вместе ноги и ступни, позволяющие роботу перекатываться вперед и назад, а также слегка поворачиваться в ту или иную сторону, но нет колен.
Ноги соединены таким образом, чтобы центр тяжести робота всегда находился ниже центра кривизны каждой ступни. Это означает, что если робот теряет равновесие, он всегда возвращается в вертикальное положение.
Кроме того, стоя, находясь в положении ноги вместе, робот всегда слегка наклоняется назад, позволяя ноге подниматься, не ударяясь о землю.
Конечным результатом работы ученых является робот, все части которого сбалансированы так, что он может ходить, не падая, используя всего один привод в качестве источника энергии.
Такая конструкция является высокоэффективной с точки зрения энергопотребления, и это лишь первый шаг в создании нового типа двуногого робота, который больше полагается на конструкцию ног, чем на способы их перемещения.
Самый крупный металлический астероид
5 октября NASA планирует отправить в дальний космос космический аппарат стоимостью $1 млрд для изучения астероида Психея, который предположительно является остатком ядра протопланеты и состоит исключительно из металлов.
Почти за 6 лет этому космическому зонду предстоит преодолеть 4 млрд км, чтобы, вращаясь вокруг астероида, сблизиться с ним на минимальное расстояние — 75 км.
За 26 месяцев исследований зонд, названный так же, как и астероид — Psyche, должен искать доказательства наличия у него магнитного поля и изучить состав, который может оказаться похожим на ядро нашей планеты, предположительно состоящее из железа, никеля и других металлов, в том числе золота.
На протяжении всего полета команда Psyche из Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене (штат Калифорния) и Университета штата Аризона в Темпе, будет поддерживать регулярный контакт с зондом. Данные будут отправляться с помощью радиоантенн сети дальнего космоса.
Психея, предположительно, является самым крупным из известных металлических астероидов. Она имеет ширину около 300 км и сплющенную сферическую форму, напоминающую подушечку для иголок. И даже если окажется, что она не является древним планетарным ядром, человечество получит новые знания о Солнечной системе и способах формирования планет.
Источники: TechXplore, The Conversation, NASA
Подпишись на наш телеграм канал
только самое важное и интересное
