Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) создает оборудование для удаленного обслуживания космических аппаратов, которые находятся на орбите. Об этом в интервью рассказал директор - главный конструктор ЦНИИ РТК Александр Лопота.
"ЦНИИ РТК проводит работы по созданию так называемого робототехнического обеспечения перспективных космических аппаратов. Это полезная нагрузка на базовую платформу космического аппарата, которая превращает его в сервисный, способный выполнять операции по орбитальному обслуживанию", - отметил глава института.
По словам Лопоты, оборудование будет представлять собой блок с манипуляторами, сменным инструментом, топливом для дозаправки космических аппаратов.
В рамках создания подобных систем в институте создан прототип манипулятора, который снабжен "датчиками, позволяющими реализовывать различные алгоритмы силомоментного управления".
В 2020 году Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) поставит опытные образцы фотонной измерительной системы для возвращаемого аппарата корабля "Федерация". Аппаратура позволит рассчитать расстояние до Земли и передать бортовому компьютеру информацию, необходимую для обеспечения посадки спускаемого аппарата космического корабля. Об этой и других разработках института, нужных для освоения космоса, в интервью ТАСС рассказал директор — главный конструктор ЦНИИ РТК Александр Лопота.
— Ваш институт создает измерительную систему малых высот для корабля "Федерация", в чем ее особенности по сравнению с существующей системой "Кактус-2В"?
— Разработчикам нашего института поручено создать для нового космического корабля "Федерация" систему фотонную измерительную (СФИ) для обеспечения посадки спускаемого аппарата. Основное отличие СФИ от "Кактуса-2В" заключается в том, что она является именно измерительным прибором и передает информацию о текущей высоте (диапазон измерения — от 10 до 0,5 м) в бортовой компьютер, принимающий решение о включении двигателей мягкой посадки. Комплекс "Кактус-2В" является командным прибором и непосредственно выдает команду на запуск двигателей мягкой посадки при достижении заданной высоты.
Существенно изменилось и конструктивное исполнение составных блоков системы. Особенности конструкции возвращаемого аппарата "Федерации" и требования к надежности его составных частей значительно осложнили решение задачи по измерению высоты. Передатчик и приемники СФИ располагаются снаружи возвращаемого аппарата, поэтому ужесточились требования к нижней границе рабочих температур и защите от механических воздействий. Теперь передатчик и приемник СФИ имеют герметичное конструктивное исполнение.
Также при разработке системы учитывалось увеличение общей массы спускаемого аппарата по сравнению с "Союзом" в два раза при запуске на орбиту и в 2,8 раз — при полете к Луне.
— Как работают подобные системы?
— Основу системы "Кактус-2В" составляет гамма-лучевой высотомер, который оснащен источником ионизирующего излучения. Это излучение достигает Земли, и по скорости нарастания интенсивности отраженного сигнала определяется момент включения двигателей мягкой посадки. Поскольку это происходит на высоте от 0,5 до 1 м и скорости до 14 м/с, расчет идет на доли секунды. Эта система применяется более 50 лет. Кроме спускаемых аппаратов космических кораблей система "Кактус" была использована на автоматических космических станциях "Луна-16" и "Луна-20", доставивших образцы лунного грунта на Землю в 1970 и 1972 годах соответственно.
— На какой стадии разработки находится СФИ для корабля "Федерация"?
— В 2018 году нами созданы и согласованы с заказчиком алгоритмы измерения высоты и изготовлены массогабаритные макеты изделия. На 2019–2020 годы запланировано изготовление, проведение испытаний опытных образцов и присвоение конструкторской документации литеры "О" (присваивается на этапе корректировки конструкторской документации по итогам изготовления и предварительных испытаний опытного образца или партии — прим. ТАСС).
На 2020 год запланирована поставка опытных образцов для комплектования возвращаемого аппарата корабля "Федерация" и проведение межведомственных испытаний.
— ЦНИИ РТК создавал телевизионную систему автоматической парковки и стыковки. Планируете создание подобной системы для окололунной станции?
— Уже более десяти лет назад ЦНИИ РТК по заказу ракетно-космической корпорации "Энергия" в партнерстве с НИИ телевидения разработал систему технического зрения для автоматической стыковки космических аппаратов. Она позволяет проводить операции сближения и стыковки без использования специальных маркеров. Экспериментальные исследования прототипа соответствующего программного обеспечения в реальном масштабе времени были успешно проведены в 2015 году в Центре управления полетами при выполнении стыковок космических аппаратов "Прогресс М-26М", "Прогресс М-28М", кораблей "Союз ТМА-16М" и "Союз ТМА-17М" к различным модулям Международной космической станции. Созданный в институте задел может быть в дальнейшем использован в рамках реализации лунной программы.
— Ведет ли центр в инициативном порядке разработку робототехнических комплексов для лунной программы РФ?
— Совместно с Институтом геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) под их задачи геологических исследований Луны в ЦНИИ РТК разработан проект мобильного робота-геолога, оснащенного большим количеством научного оборудования для проведения исследований на Луне, в том числе и каротажно-буровой установкой. Шасси, которое предлагается поставить в основе робота-геолога, также подходит и для мобильных роботов-помощников на стадии построения лунной базы.
— А другие роботы для лунной программы создаются?
— При финансовой поддержке Минобрнауки РФ в течение 2015–2017 годов был выполнен проект по созданию унифицированных автономных мультиагентных робототехнических систем наземного и космического базирования. Для связи и ориентации их в окружающей обстановке предлагалось использовать фотонные технологии. Эти робототехнические системы необходимы для поддержки напланетной деятельности, в первую очередь лунной базы. Среди ключевых проблем роботизации лунной базы следует отметить задержку почти на 3 с сигналов управления при распространении с Луны на Землю и обратно. Это требовало существенного повышения автономности функционирования роботов и разработку специальных алгоритмов супервизорного управления с прогнозированием развития ситуации на ближнюю перспективу (технологии дополненной или виртуальной реальности).
— Какие работы сейчас ведутся по созданию косморобота?
— В 2018 году завершен этап разработки рабочей конструкторской документации на изделие "Косморобот", в настоящее время идет изготовление опытных образцов. После их тестирования и доработок должен появиться первый летный образец робота, который будет испытан на борту научно-энергетического модуля (НЭМ) в составе российского сегмента МКС (РС МКС) до 2024 года.
Однако пересмотр Федеральной космической программы на 2016–2025 годы и существенное сокращение бюджетных ассигнований на эти цели может негативно сказаться на завершении работ по проекту "Косморобот". Совместно с РКК "Энергия" (головной исполнитель) ЦНИИ РТК планирует обсудить вопрос необходимости продолжения работ по проекту "Косморобот" в госкорпорации "Роскосмос".
— Какие задачи он будет выполнять на орбите?
— Косморобот предназначен для поддержки внекорабельной деятельности космонавтов и выполнения технологических операций на внешней поверхности космических аппаратов. В частности, он сможет перемещаться по такелажным элементам, базовым точкам и поручням, переносить груз массой до 200 кг. Также в задачи робота войдет закручивание и откручивание резьбовых соединений, разрезание экранно-вакуумной теплоизоляции модулей станции, отбор проб-мазков, стыковка и расстыковка электросоединителей.
— Ранее вы сообщали, что до конца года в Институт медико-биологических проблем РАН (ИМБП) будет передан спортивный тренажер для космонавтов, имитирующий греблю и поднятие штанги. Какие работы ведутся по этому проекту на данный момент?
— В ЦНИИ РТК со стороны ИМБП РАН заказаны два образца тренажера: один образец целиком предназначается для ресурсных испытаний, на втором образце будут проводиться все остальные испытания, предписанные для космического изделия, включая испытания на электромагнитную совместимость с системами МКС. На данный момент два образца тренажера проходят этап сборки, монтажа и отладки программного обеспечения на территории ЦНИИ РТК. По завершению наземной отработки будут изготовлен летный образец и его наземный "дублер".
— Какие еще упражнения он позволит выполнять?
— Тренажер оснащен сиденьем для космонавта и перемещающейся штангой для хвата руками, которую можно трансформировать в упор для жима ногами. Положение штанги или упора для ног может настраиваться индивидуально. Тренажер позволяет космонавтам в условиях невесомости и ограниченного пространства выполнить целый комплекс упражнений, включая приседания со штангой, жим ногами, имитацию гребли, сгибание и разгибание предплечий и туловища, жим штанги лежа, подъем на носки, тяга сверху и становая тяга. Он позволит уменьшить явления детренированности различных систем организма у космонавтов.
— Какие еще космические проекты разрабатываются в ЦНИИ РТК?
— ЦНИИ РТК проводит работы по созданию так называемого робототехнического обеспечения перспективных космических аппаратов. По сути, это полезная нагрузка на базовую платформу космического аппарата, которая превращает его в сервисный, способный выполнять операции по орбитальному обслуживанию. Средства робототехнического обеспечения сервисных космических аппаратов представляют собой блок, к которому крепятся манипуляторы и магазин сменного инструмента. Отдельно фиксируется блок со сменными элементами и топливо для дозаправки космических аппаратов.
Особую сложность для сервисных аппаратов представляют задачи по осуществлению захвата и стыковки с обслуживаемым объектом. В рамках данного направления в институте создан прототип манипулятора с силомоментной обратной связью в контуре управления. Этот манипулятор снабжен разработанными в институте датчиками, позволяющими реализовывать различные алгоритмы силомоментного управления.
— В каком направлении, по вашей оценке, будет развиваться космическая робототехника?
— Мы исходим из того, что дальнейшее развитие космической робототехники пойдет по пути создания орбитальных и напланетных робототехнических баз, предназначенных для осуществления монтажных работ при развертывании различных систем космического назначения, отработки вновь созданного оборудования, проведения научно-технических экспериментов в автоматическом или супервизорном режиме. Также они могут послужить плацдармом для сборки, монтажа и запуска крупногабаритных космических аппаратов различного назначения. Эффективность применения средств робототехнического обеспечения в условиях большой разбросанности космических аппаратов по орбитам будет в значительной степени зависеть от решения задачи стандартизации средств кооперации аппаратов, а также от формирования кластеров космических аппаратов, отличающихся функционально, но схожих в требованиях с параметрами орбиты.
— Как роботы помогут в освоении Луны и Марса?
— Программы исследования и освоения объектов Солнечной системы предполагают создание напланетных баз, в первую очередь на поверхности Луны и Марса. Экономические соображения подсказывают, что подобные базы целесообразно создавать и обслуживать при помощи робототехнических средств. Они будут являться опорными точками при полномасштабном исследовании поверхности планет, проведении геологоразведки и картирования, организации добычи и переработки полезных ископаемых, возможного складирования и организации доставки материалов на Землю.
© 2009 Технополис завтра
Перепечатка материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши правила строже этих, пожалуйста, пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.
