Страница 32 из 52
Создание орбитальных и лунных станций из области научной фантастики перешло в область сложных, но вполне реальных научных и инженерных задач. И уже сравнительно давно стало ясно, что для их решения должны будут использоваться манипуляторы и роботы самых различных типов и назначений.
Искусственные небесные тела — спутники и орбитальные станции — это технические объекты, системы механизмов и устройств, нуждающиеся, как любые другие машины и механизмы, в управлении, контроле, ремонте, обслуживании. Три способа удовлетворить эти нужды уже использованы в космической технике.
Один из них состоит в том, что все действия приборов и систем, порядок их работы, время включения и выключения заранее запрограммированы и выполняются автоматически. С момента запуска в космос спутник начинает жить своей собственной жизнью — он отделен от человека, не требует никаких забот, кроме тех, что связаны, например, с получением от него полезной информации.
Второй способ основан на применении специализированных систем управления, по схемам действия подобных кнопочным системам. Нажатие кнопок на пульте управления наземной станции влечет за собой заранее оговоренный конструкцией системы результат: переориентацию спутника в пространстве, переключение электронных блоков и т. д. Это типичная телеуправляемая система.
Наконец, третий способ состоит в том, чтобы сделать спутник обитаемым, поместив в него космонавта. Мы уже знаем, что чем шире и активнее в работе системы участвует человек, тем более четкой и функционально богатой она становится.
Три типа спутников постоянно или время от времени циркулируют в околоземном пространстве — автоматические, телеуправляемые и обитаемые. И такого же типа орбитальные спутники составят еще один важный этап на пути овладения космосом.
Но когда речь идет о поддержании или восстановлении работоспособности спутников и орбитальных станций, когда обсуждаются устройства и принципы действия аппаратов, которым эти работы предстоит выполнять, автоматические системы не рассматриваются. Сегодня для этих целей считается возможным применять только обитаемые или телеуправляемые аппараты, которые по идеям, заложенным в их конструкции, подобны сухопутным и глубоководным полуроботам. Подобны по той простой причине, что все это "семейство" призвано работать в условиях, недоступных человеку, или, как часто пишут в специальной литературе, в экстремальных условиях.
При создании космических аппаратов добавляются еще две трудности, обусловленные невесомостью и колоссальными расстояниями, на которые необходимо передавать всю информацию, сигналы управления, сигналы обратной связи.
Как уже говорилось в первой главе, таких аппаратов сейчас не существует в натуре, но рисунки, чертежи, проекты, хотя они публикуются очень скупо, все-таки дают представление о том, какими путями идут мысли конструкторов.
Космическое такси — такое название они дали обитаемому аппарату, предназначенному для обслуживания и ремонта спутников и космических станций. Это своеобразная капсула, рассчитанная на одного оператора, как бы "костюм" космонавта. Она имеет достаточно жесткую конструкцию, позволяющую снаружи прикрепить к ней небольшие ракетные двигатели и пять механических рук. Размеры этого аппарата достаточны, чтобы внутри его устроить пост управления этими руками и двигателями, используемыми для движения в космосе и сближения с обслуживаемым объектом.
Космическая станция может служить базой, гаражом для нескольких таких такси, где их операторы будут проводить свободное от работы время. А в рабочее время они будут обслуживать, ремонтировать, собирать и разбирать, заменять части и узлы спутников связи, метеорологических спутников, телевизионных спутников и т. п.
Конструкторы не питают надежды, что аппарат в условиях невесомости и абсолютного вакуума сумеет, сблизившись с объектом, парить над ним. Три руки пятирукой капсулы предназначены для того, чтобы она ими могла надежно прикрепиться к объекту. Две другие руки, обладающие каждая семью степенями подвижности, предназначены для выполнения всех необходимых работ.
Космическое такси, как вы, вероятно, уже догадываетесь, имеет опасного конкурента — телеуправляемую систему. Опять все те же соображения! Обитаемый аппарат требует помещения для оператора, специальных устройств жизнеобеспечения.
А телеуправляемый аппарат можно вывести на орбиту и оставить его там всегда готовым к работе. Его оператор или операторы, а также другие специалисты будут работать, отдыхать, есть и спать в обычных условиях. Такой аппарат — это сравнительно небольшая платформа, нагруженная оборудованием и системами телеуправления, "экипированная" двигателями и механическими руками, — по расчетам конструкторов, можно спроектировать, чтобы его вес не превышал 250 земных килограммов.
Но как все-таки быть с эффектом присутствия? Ведь каждому ясно, что живые "телекамеры" могут увидеть намного больше и намного лучше любых технических устройств, и люди — обладатели этих телекамер — во многих случаях используют увиденное гораздо быстрее и эффективнее, чем это сделает земной экипаж телеплатформы. Соревнование между обитаемыми и телеуправляемыми системами продолжается.
Стопоходящие
Сделаем один шаг
Наш далекий предок таскал грузы на собственном горбу. Взвалив на спину тушу убитого зверя, он нес ее на стоянку, обходя валуны, пробираясь между деревьями, увязая в песчаных, илистых, заболоченных почвах, взбирался на крутые откосы, горы и скалы. Грубо оценивая его возможности, считают, что за день он мог перенести груз, равный его собственному весу, на расстояние 10–45 километров.
Транспортные возможности значительно выросли, когда человек догадался использовать для этой цели животных. Грузоподъемность вьючного животного примерно втрое превышает возможности человека при не слишком большом увеличении дальности перевозок. Но оно не умеет так ловко, как человек, карабкаться по крутым склонам, продираться сквозь лесную чащу.
Около 6 тысяч лет назад человек изобрел колесо.
Колесная повозка по сравнению с вьючным животным чуть не в десять раз увеличила возможность перемещать грузы, однако при этом приходилось тщательно выбирать путь движения. Даже небольшие и совсем несложные для человека препятствия оказывались для повозки непреодолимыми; понадобилась искусственная дорога. Усовершенствование экипажей, повышение их скоростей требовали улучшенных дорог; улучшенные дороги открывали путь к усовершенствованию экипажей. Изобретение железной дороги привело к тысячекратному увеличению объемов перевозимых грузов и дальности их перевозок.
Сегодня автомобили и поезда пересекают сушу во всех направлениях, и складывается впечатление, что "на колесе" можно проехать куда угодно. Наивность такого взгляда становится очевидной, если вспомнить, какие гигантские пространства до сих пор непроходимы для обычных транспортных средств. А в последние годы ведутся исследовательские и конструкторские работы, имеющие целью создать экипажи, которым предстоит двигаться по поверхности других планет.
В первую мировую войну появился гусеничный ход. Гусеничные машины наряду с колесными вошли в строй и широко используются в мирное время в условиях бездорожья. Представление о том, насколько гусеничный ход эффективнее колесного, дают следующие числа: при движении по мягкой почве удельное давление на почву у гусеничной машины в 7–8 раз меньше, чем у колесной, а мощность, необходимая для передвижения, в пересчете на единицу веса в четыре раза меньше. Казалось, оптимальное решение найдено, ничего лучше гусеничного хода для бездорожья не придумаешь!