Дворники для Curiosity всё же полетят на Марс

Инженеры из Мадридского университета имени Карлоса III (Испания) под общим руководством профессора Луиса Энрике Морено разработали щётки на основе сплавов с памятью формы для очистки ультрафиолетовых сенсоров марсохода Curiosity от пыли.

Несмотря на малый вес, устройство не пригодилось на нынешнем ровере: уж очень перегруженным (по сравнению с планом) оказался 900-килограммовый аппарат. А вот новому проекту MEIGA-METNET, который стартует к Марсу в 2014 году, «дворники» для сенсоров марсохода пришлись впору.

Устройство имеет настолько высокое соотношение «масса — усилие», что его применение перспективно также в актуаторах для роботов и экзоскелетах. (Фото UC3M.)

В космонавтике даже небольшая проблема может превратиться в огромную. Очистка от пыли на Марсе жизненно необходима: пыль от бурь содержит железо и эффективно блокирует солнечные батареи и ультрафиолетовые сенсоры. Очищать их сложно, и это стало одной из причин, по которым на Curiosity солнечных батарей нет вовсе. Но остались сенсоры ультрафиолетового излучения, кои, если их даже слегка припорошить, будут показывать бог весть что, ибо УФ-излучение легко поглощается даже тонким слоем песка.

Почему бы не поставить дворники, как это делают на автомобилях? Проблема в том, что они и их электромоторчики, во-первых, тяжелы, а во-вторых, просто плохо работают в марсианских условиях. Тамошняя пыль обладает недурным абразивным воздействием. Очистка сжатым марсианским «воздухом» исключена: из-за низкого давления энергозатраты будут несоразмерными. А размеры, а вес такого пневматического устройства?..

В общем, испанцы использовали для решения проблемы сплав на основе никеля и титана, очень эффективный в смысле соотношения веса и создаваемого усилия. Очищая поверхность, нить сечением менее миллиметра (приводящая в движение щётки) развивает такое усилие, что способна переместить до 4–5 кг, утверждает ведущий разработчик Луис Энрике Морено. Во время и после пыльной бури такая производительность как нельзя кстати.

Увы, есть и недостаток. Да, добавление титана делает материал с памятью формы лёгким и одновременно прочным, но поскольку работа сплава основывается на нагреве, то для диапазона рабочих температур окружающей среды (от –80 до 0 ˚С) затраты энергии на подогрев сплава будут довольно значительными — бóльшими, чем в земных условиях при использовании обыкновенных дворников, приводимых в действие электромоторчиком.

На прежних марсоходах невозможность стереть пыль с фотоэлементов приводила к серьёзным проблемам, вплоть до полной потери функциональности. (Фото NASA.)

Помимо космоса, новая технология планируется изобретателями к применению в экзоскелетах и робототехнике для создания лёгких эффективных актуаторов. Кстати, на сплавах с памятью формы уже работают крылья BatBot, дрона, вдохновлённого летучей мышью…

Подготовлено по материалам Мадридского университета имени Карлоса III.