Планетоход

Исследовательский планетоход на Марсе

Посадочный модуль, доставивший его на Марс

Планетоход — космический аппарат предназначенный для передвижения по поверхности другой планеты или небесного тела.

Планетоходы доставляются на поверхность планеты при помощи спускаемых аппаратов.

Планетоходы доставлялись на поверхность Луны при помощи автоматической межпланетной станции Луна или лунного модуля космического корабля Аполлон.

Назначение

Все когда-либо использовавшиеся в космосе планетоходы были либо исследовательскими, либо транспортными.

Исследовательские планетоходы предназначены для исследования небесного тела. Такие планетоходы могут быть дистанционно управляемыми или частично автономными или полностью автономными.

Транспортные планетоходы предназначены для перемещения членов экипажа космической экспедиции.

Теоретически возможно также использование планетоходов для проведения строительных работ, как передвижных ретрансляторов и передвижных убежищ.

Кроме того, подобные планетоходам дистанционно управляемые аппараты могут использоваться на Земле для выполнения работы, опасной для людей — например, при разминировании или в условиях высокой радиоактивности.

Преимущества и недостатки

Планетоходы обладают несколькими преимуществами перед неподвижными аппаратами: они обследуют бо́льшую территорию, могут уже в процессе работы направляться для исследования заинтересовавших учёных объектов, способны менять положение относительно Солнца, чтобы эффективно использовать солнечные батареи в зимний период. Кроме того, подобные аппараты вносят вклад в развитие систем дистанционного управления подвижными роботами.

Преимущества перед орбитальными аппаратами — это способность проводить исследования объектов размером вплоть до микроскопического и выполнять эксперименты. Недостатками по сравнению с орбитальными аппаратами является более высокая вероятность неудачи миссии, вследствие сложности посадки или других проблем и ограниченность исследуемой площади районом места приземления (который может быть задан лишь приблизительно).

Требования и особенности

Планетоходы доставляются на объект исследования космическими кораблями и работают в условиях, сильно отличающихся от земных. Это вызывает некоторые специфические требования к их устройству.

Надежность

Планетоход должен обладать стойкостью к перегрузкам, низким и высоким температурам, давлению, пылевому загрязнению, химической коррозии, космическому излучению, сохраняя работоспособность без ремонтных работ в течение необходимого для выполнения исследований времени.

Марсоход «Соджонер» в сложенном виде

Компактность

Объём космических кораблей ограничен, поэтому в конструкции планетоходов и при их укладке уделяется внимание экономии пространства. Может складываться ходовая часть планетохода, либо аппарат в целом; также выполняется крепление аппарата к кораблю. Устанавливаются средства развертывания планетохода в рабочее положение и отделения от посадочного модуля. Так, крепления марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» к их посадочным модулям удалялись при помощи небольших пиротехнических зарядов.

Дистанционное управление и автономность

Планетоходы (и другие аппараты), находящиеся на небесных телах, значительно удаленных от Земли, не могут управляться в режиме реального времени из-за значительной временной задержки приёма отправленных команд управления и сигналов обратной связи от аппарата. Задержка возникает, поскольку радиосигналу требуется время, чтобы дойти до удаленной планеты или от неё до Земли. Поэтому такие планетоходы способны некоторое время функционировать, в том числе передвигаться и выполнять исследования, автономно благодаря заложенному в них программному обеспечению, получая команды лишь время от времени.

Время (1,28 секунды), за которое радиоволна, пущенная с Земли, достигает Луны. Рисунок выполнен в масштабе.

Создатели планетоходов

• А. Л. Кемурджиан, советский инженер-конструктор. Организовал группу конструкторов во ВНИИтрансмаш, заложил основы проектирования планетоходов как робототехнических транспортных машин космического назначения. В 1992 году поддержал создание Научно-технического закрытого акционерного общества «Ровер» (ныне ЗАО «НТЦ „Ровер“ им. А. Л. Кемурджиана»).
• Стивен Сквайрес (en:Steve Squyres, профессор Корнелльского университета) и руководимая им команда — создатели марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити».

Стив Сквайрес (в центре) радуется получению снимков со «Спирита»

Запущенные планетоходы

Луноход-1

Луноход-1

Первый планетоход, Луноход-1, был доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 года автоматической межпланетной станцией Луна-17. Предназначался для изучения особенностей лунной поверхности, радиоактивного и рентгеновского космического излучения на Луне, химического состава и свойств грунта. Успешно проработал до 14 сентября 1971 года, после чего вышел из строя. За время нахождения на поверхности Луны проехал 10 540 м, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведён анализ его химического состава.

Лунный автомобиль

Лунные автомобили программы «Аполлон»

Лунные автомобили — это планетоходы, использовавшиеся на Луне в рамках программы «Аполлон» для обеспечения большей подвижности экипажей экспедиций Аполлон-15 (прилунение состоялось 30 июля 1971 г.), Аполлон-16 (прилунение состоялось 21 апреля 1972 г.) и Аполлон-17 (прилунение состоялось 11 декабря 1972 г.) Вездеходы значительно расширили доступную для астронавтов площадь лунной поверхности. Ранее астронавты могли перемещаться на Луне лишь непосредственно вокруг места посадки из-за сковывавших их скафандров и других приборов жизнеобеспечения. Пользуясь же вездеходом, можно было развивать скорость до 13 км/ч.

Луноход-2

Луноход-2

Второй советский лунный дистанционно-управляемый вездеход был доставлен на поверхность Луны 16 января 1973 года автоматической межпланетной станцией Луна-21. Он был предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъёмки и телесъёмки Луны, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и других исследований. Аппарат проработал около четырёх месяцев, за это время было проведено 60 сеансов радиосвязи, получено 86 панорам и более 80 тысяч телевизионных снимков лунной поверхности. Были также получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей лунного рельефа, позволившие провести детальное изучение его строения. В последний раз телеметрическая информация от аппарата была принята 10 мая 1973 года.

ПрОП-М

Прибор оценки проходимости — Марс (ПрОП-М) — название советских марсоходов. Идентичные марсоходы входили в состав автоматических марсианских станций которые должны были быть доставлены на поверхность Марса в 1971 году спускаемыми аппаратами автоматических межпланетных станций Марс. Спускаемый аппарат Марс-2 разбился 27 ноября 1971 при неудачной попытке мягкой посадки. Спускаемый аппарат Марс-3 совершил мягкую посадку 2 декабря 1971, но сигнал с самой марсианской станции, к которой был подключен по кабелю марсоход, пропал через 14,5 секунд. Информация с марсохода не была получена.

Среди других запущенных планетоходов они выделялись прежде всего своей системой передвижения: перемещаться марсоходы должны были при помощи двух шагающих «лыж», размещенных по бокам. Такая система была выбрана из-за отсутствия сведений о поверхности Марса.

Марсоход «Sojourner»

Соджонер

Марсоход «Соджонер» являлся частью аппарата «Марс Патфайндер», совершившего посадку на Марсе 4 июля 1997 года. Первый работающий марсоход. За время своей работы, продолжавшейся до 27 сентября 1997 года, этот небольшой марсоход сделал и передал 550 фотографий и более 15 раз провел химический анализ марсианских камней и грунта.

Текущие экспедиции

Mars Exploration Rover

Mars Exploration Rover

Mars Exploration Rover — продолжающаяся в настоящий момент миссия по исследованию Марса двумя одинаковыми марсоходами «Спирит» и «Оппортьюнити». Посадочный модуль со «Спиритом» совершил посадку на Марсе 4 января 2004 г., марсоход проработал по 22 марта 2010 года, модуль с «Оппортьюнити» — 25 января 2004 г., аппарат работает по настоящее время. Задача миссии — изучение поверхности Марса и его геологии. Основные цели — обнаружение и описание различных типов скал и грунтов, содержащих следы существования воды на этой планете.

Mars Science Laboratory

Mars Science Laboratory

Mars Science Laboratory — миссия НАСА по доставке на Марс и эксплуатации марсохода третьего поколения Кьюриосити (рус. Любопытство/Любознательность), представляющего собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее предшественников. Аппарат должен будет за несколько месяцев пройти от 5 до 20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Запуск Кьюриосити к Марсу состоялся 26 ноября 2011 года, мягкая посадка на поверхность Марса — 6 августа 2012. Предполагаемый срок службы на Марсе — 1 марсианский год (686 земных суток). Вместо традиционных для планетоходов солнечных батарей в качестве источника энергии будет использоваться радиоизотопный термоэлектрический генератор.

Планируемые экспедиции и прототипы

Чандраян-2

В рамках экспедиции Чандраян-2 планируется использование шестиколесного лунохода весом 58 кг оснащенного солнечными батареями для изучения района южного полюса Луны в течение одного года.

Чанъе-3

В 2013 году Китай планирует приступить к исследованиям Луны с помощью лунохода. Сейчас разрабатывается эскизный проект.

Луна-Грунт

В рамках миссии «Луна-Грунт» Россия планирует отправку в 2015—2017 нескольких луноходов массой 300 кг. И еще.

ExoMars

Для участия в миссии ExoMars Европейским космическим агентством разрабатывается марсоход весом 271 кг. Он будет искать жизнь на Марсе с помощью бура и научного комплекта «Pasteur». В качестве источника энергии будет оснащен солнечными батареями. Запуск его к Марсу в настоящее время планируется на 2018 год.

Марс-Астер

Россия разрабатывает свой марсоход для запуска в 2018 году. Его прототипы уже испытывались в пустыне Мохаве и на Камчатке в 1988—1994 годах. Все это время образцы, готовые к полету, лежали на складе. Теперь их готовят к запуску на ракете-носителе «Союз-2» в 2018 году.

Lunar Electric Rover

Lunar Electric Rover — транспортный луноход размером с грузовик

Небольшой вездеход с 6 ведущими колёсными осями. Аппарат работает от аккумуляторов, позволяющих в условиях лунной гравитации и поверхности развивать ему скорость до 10 км/час. В герметичной кабине устроены места для двух астронавтов и небольшой отсек для грузов.

ATHLETE

Луноход ATHLETE в тестовой лаборатории JPL. Август 2008 года

(дословно «Аппарат для исследования внеземных поверхностей любого типа, снабженный шестью конечностями») — автоматический шестиногий транспортный вездеход, разрабатываемый Jet Propulsion Laboratory (JPL) и NASA.

Венероход

США разрабатывают планетоход для запуска на Венеру в 2027 году.

Венероход

Прочие планетоходы

Планетоходы, запуск которых не состоялся:

Луноход-3 в музее

Луноход-3

Третий советский аппарат из серии Луноход планировалось доставить на Луну в 1977 году при помощи межпланетной станции Луна-25, но её запуск не состоялся. Впоследствии Луноход-3 так и не был отправлен на Луну. В настоящее время он находится в музее НПО имени Лавочкина.

Наноровер

Изначально в японской миссии «Хаябуса» планировался и наноровер — миниатюрный самоходный робот, который должен был спустится с основного зонда на поверхность астероида и исследовать его в нескольких местах. Несмотря на то, что он был очень маленьким, на нём размещалось 4 научных инструмента. Но в ноябре 2000 года проект был закрыт по финансовым причинам.

Места посадок автоматических станций на Марсе

Спирит

Оппортьюнити

Марсопроходец

Викинг-1

Викинг-2

Феникс

Марс-3

Кьюриосити

Источники

• Планетоходы / А. Л. Кемурджиан, В. В. Громов, И. Ф. Кажукало и др.; под ред. А. Л. Кемурджиана — М., Машиностроение, 1993.
• How Lunar Rovers Work — статья на сайте HowStuffWorks.
• Луноход-1: Горелово — Тюра-Там — Луна. До востребования

См. также

• Хронология по космической тематике