Оригами-колесо для исследования лунных пещер

Под кратерной поверхностью Луны скрываются лабиринты лавовых трубок и глубокие ямы – естественные пещеры, которые могли бы служить убежищем для будущих лунных баз от космической радиации и резких перепадов температур. Эти подземные структуры представляют собой одни из самых ценных научных объектов в Солнечной системе, но их исследование сопряжено с серьезными трудностями, главная из которых – добраться туда.

Входы в эти пещеры отличаются крутыми, скалистыми склонами с камнями и рыхлым реголитом. Маленькие роверы, предпочтительные для лунных исследований благодаря возможности развертывания роя для снижения риска миссии, сталкиваются с фундаментальным ограничением: их компактные колеса просто не могут преодолевать препятствия, значительно превышающие их диаметр. Отправка роя мини-роверов гарантирует продолжение миссии даже при отказе части из них. В то время как поломка одного большого ровера означает полный провал.

Колеса с изменяемым диаметром – новая разработка в области лунных исследований – могут решить эту проблему, увеличиваясь в размере при необходимости преодоления препятствий и сжимаясь для эффективной транспортировки. Однако создание такого колеса для Луны оказалось почти невыполнимой задачей. Лунная среда крайне агрессивна для механических систем: мелкая, абразивная пыль проникает повсюду, а в условиях вакуума и отсутствия атмосферы открытые металлические поверхности свариваются между собой из-за процесса, называемого холодным свариванием. Традиционные шарниры и соединения в таких условиях долго не служат.

Исследовательская группа под руководством профессора Дэ-Йонг Ли из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) нашла элегантное решение, обратившись к прошлому. Объединив принципы самонесущих мостов Леонардо да Винчи с техниками оригами, они создали колесо, трансформирующееся без использования традиционных механических шарниров.

Колесо оснащено эластичным металлическим каркасом и натяжными элементами из ткани, которые сгибаются, а не вращаются. Такая конструкция позволяет увеличивать диаметр колеса с 230 миллиметров до 500 миллиметров, более чем удваивая его размер. Небольшой ровер, оснащенный такими колесами, сохраняет компактность во время транспортировки, но приобретает проходимость крупного аппарата после развертывания на лунной поверхности.

Команда подвергла колесо строгим испытаниям с использованием искусственного лунного грунта. Была продемонстрирована превосходная тяга на рыхлых склонах, а также способность выдержать падение с высоты, эквивалентной 100 метрам в лунной гравитации. Металлический каркас оказался достаточно гибким для надежной трансформации и одновременно достаточно жестким, чтобы выдерживать вес ровера на рыхлом реголите.

Доктор Чэ Кён Сим из Корейского института астрономии и космических наук подчеркнул научную значимость, назвав лунные ямы «природными геологическими наследиями», которые эта технология делает доступными. Доктор Чонгтэ Чанг из Корейского аэрокосмического исследовательского института отметил, что колесо было оптимизировано с помощью тепловых моделей для выдерживания перепадов температур в 300°C между лунным днем и ночью.

Профессор Ли выразил уверенность, что, несмотря на сохраняющиеся проблемы со связью и системами питания, эта уникальная технология позиционирует команду как потенциальных лидеров в будущих миссиях по исследованию загадочной подземной границы Луны.