Большинство марсоходов были построены для Марса, и каждый из них представляет собой сложную машину, спроектированную с учетом конкретных целей и местности. Но Луна отличается от Марса. Мы не ищем там жизнь; мы пытаемся установить присутствие.
Признавая эту разницу, ЕКА разрабатывает модульные марсоходы, которые могут удовлетворять различные потребности лишь с небольшими модификациями.
Согласно недавно опубликованным документам, она называется European Moon Rover System (EMRS), и ее цель — «разработать универсальное решение для наземной мобильности для будущих лунных миссий». Системы наземной мобильности будут обслуживать четыре предстоящих миссии ЕКА: Polar Explorer (PE), In-Situ Resource Utilization (ISRU), Астрофизическую Лунную обсерваторию (ALO) и Лунную геологическую исследовательскую миссию (LGEM).
У каждой из четырех миссий есть особые требования, включая размещение научных приборов на южном полюсе Луны, раскопки и транспортировку более 200 кг (440 фунтов) реголита, строительство астрофизической обсерватории на обратной стороне Луны и изучение вулканической истории Луны. . ЕКА разрабатывает марсоход, который использует модульность для достижения каждой цели, а не совершенно другой марсоход.
«Для достижения этой цели при проектировании платформы был принят модульный подход с точки зрения передвижения и мобильности, который включает бортовую автономию», — поясняется в документе.
Есть очевидные преимущества модульности и ее ответвления — избыточности. Модульные полезные нагрузки можно более эффективно использовать для решения конкретной задачи. Их также можно удалять и добавлять по мере необходимости, и работа над ними и разработка требуют меньше времени. А если один марсоход по какой-то причине выйдет из строя, полезная нагрузка может быть заменена в соответствии с меняющимися приоритетами.
Когда дело доходит до мобильности, новые марсоходы будут полагаться на адаптивные колеса для исследования (AWE), разработанные компанией Hellenic Technology of Robotics (HTR). «Колеса вездехода играют решающую роль, особенно с учетом
сложные условия лунной поверхности и реголита», — говорится в документе. На Луне много рыхлого песка, и AWE обеспечит достаточную тягу. Колеса имеют гусеничные гусеницы на рессорах и фиксированную внутреннюю ступицу. Эти колеса удивительно гибкие и будут достаточно прочными, чтобы соответствовать требованиям миссии, в том числе изготовлены из материалов, способных выдерживать резкие перепады температур на поверхности Луны.
Четыре колеса марсохода являются лишь частью конструкции мобильности. Не менее важна система рулевого управления. Существует две возможные конструкции системы рулевого управления: рулевое управление сверху и рулевое управление сбоку. ESA выбрало боковое рулевое управление отчасти потому, что оно более совместимо с объемом верхнего отсека для полезной нагрузки.
Боковое рулевое управление позволяет использовать четыре различных режима поворота: бортовой поворот, поворот Аккермана, крабовый поворот и точечный поворот.
Система подвески будет гибридной из пассивной и активной, с независимой подвеской для каждого колеса. «Независимая активная подвеска позволяет использовать режим ходьбы колесами, а в сочетании с независимым рулевым управлением — даже режим гребли», — говорится в документе. Режим гребли обеспечивает защиту на случай, если марсоход застрянет на очень мягкой местности. Застревание в мягком грунте — один из самых сложных сценариев для обычных систем пассивной подвески.
Конструкция подвески также позволяет сохранять конфигурацию марсохода во время космического полета.
Что касается шасси модульного марсохода, команда разработчиков предлагает прочную и легкую конструкцию из полимера, армированного углеродным волокном (CFRP). Шасси будет иметь четыре отдельных отсека. Основной отсек является общим для всех марсоходов и будет содержать общую авионику, системы терморегулирования и силовые компоненты. Также будет два боковых отсека и верхний отсек, каждый из которых сможет вмещать различную полезную нагрузку.
Ровер будет иметь встроенное программное обеспечение (OBSW), которое позволит ему двигаться автономно. Он сможет обнаруживать и идентифицировать различные препятствия и объекты, а также определять путь сквозь них, вокруг них или над ними. «Он также обладает возможностями манипулирования, что позволяет ему выполнять задачи ISRU, манипулировать инструментами и проводить научные отборы проб», — говорится в документе. Время астронавтов ценно, и чем более автономными будут марсоходы, тем больше времени у астронавтов будет для других задач.
В документе отмечается, что модульность марсохода начинает окупаться задолго до того, как марсоход будет развернут. «Модульная конструкция нашего прототипа дает уникальное преимущество, позволяя нам оценивать движение марсохода и программное обеспечение в тандеме с разнообразной научной полезной нагрузкой», — говорится в сообщении. Это чрезвычайно ценно, поскольку полезная нагрузка может состоять из различных вещей, таких как дрели, бульдозерные отвалы, спектрометры и камеры.
Конструкция модульного марсохода все еще находится на стадии разработки, хотя уже построены и протестированы тестовые модели.
«Была проведена серия строгих испытаний на препятствия и раскопки, проливающих свет на замечательные возможности конфигурации системы EMRS», — говорится в документе. «Эти испытания не только демонстрируют способность марсохода безопасно перемещаться по лунной местности, но также подчеркивают его навыки в раскопках лунного реголита».
ЕКА разрабатывает несколько амбициозных планов не только по исследованию Луны, но и по устойчивому присутствию человека на Луне. Рабочими лошадками для этой деятельности станут марсоходы, а модульная конструкция должна дать марсоходам преимущество.
Мы узнаем это через несколько лет, когда ЕКА высадится на Луне.
Подробности процесса проектирования EMRS представлены в двух новых статьях:
