Беспроводная зарядка для лунных роверов.

Maurizio Di Paolo Emilio, телекоммуникационный инженер и журналист

Американская компания WiBotic, разработчик и производитель беспроводных зарядных устройств для робототехники, объявила о партнерстве с Astrobotic, Bosch и Вашингтонским университетом в разработке и продаже решений для беспроводной зарядки роботов на Луне в рамках проекта НАСА «Tripping poing». Контракт на 5,8 миллиона долларов был заключен с компанией Astrobotic в качестве основного подрядчика для решения проблем, связанных с зарядкой роботов на поверхности Луны. Робот Astrobotic, CubeRover, размером с коробку из-под обуви, будет работать автономно и заряжаться на Луне без проводов.

Лунный ландшафт характеризуется большими темными пятнами, простирающимися на большие площади и покрытые реголитом - пылью, которая, образовалась в результате падения метеоритов. Кратеры и дыры, образовавшиеся в результате падения метеоритов и вулканической активности, встречаются по всей поверхности спутника. Другими особенностями лунного пейзажа являются борозды, которые появились по разным причинам: уменьшение объема из-за охлаждения, места утечки газообразных материалов, перемещения расплавленной лавы или разломами.

После многих лет интенсивных инженерных разработок и тестов миниатюрный робот CubeRover, предназначенный для простых и недорогих исследований поверхности Луны, собирается отправиться в Космический центр Кеннеди НАСА во Флориде. Ровер способен интегрироваться в различные лунные посадочные модули, что облегчит его включение в широкий спектр будущих космических миссий.

Основные сложности, с которыми столкнулась команда, заключались в регулировке температуры лунохода при экстремальных погодных колебаниях и обеспечении его оптимальной мобильности. В результате была создана прочная термостойкая конструкция, способная выдерживать температуры в диапазоне от  -270 °C до +150 °C в открытом космосе. На выходе получился очень легкий и компактный луноход с видеокамерой, используемой для ориентации на лунной поверхности.

В настоящее время проводятся многочисленные испытания, в том числе, испытания батарей в среде, имитирующей механические и тепловые свойства Луны. Эти тесты позволят определить вид неровностей, по которым марсоход сможет перемещаться, а испытания на падение гарантируют, что марсоход не подвергнется риску опрокидывания во время его развертывания из посадочного модуля на поверхность Луны.

Традиционная технология питания лунных спускаемых аппаратов основана на солнечных батареях или небольших ядерных реакторах. Маленькие роботы недостаточно велики для транспортировки специализированных источников питания и должны быть подключены к своим более крупным собратьям с помощью электрических кабелей, что ограничивает мобильность первых. По мере усложнения бортовых сенсоров роботы требуют больше мощности, усугубляя проблему.

«Одна из основных задач НАСА в будущих полетах на Луну - это выживание лунной ночью. Когда нет солнца, солнечные батареи бесполезны, а ночь на Луне может длиться до 14 дней. Это означает, что без альтернативных зарядных устройств роботы не смогут работать в течение длительного времени», - сказал  Бен Уотерс, CEO и сооснователь WiBotic.

Решение WiBotic для быстрой бесконтактной зарядки позволит маленьким роботам заряжаться беспроводным способом от лунных посадочных модулей, оснащенных док-станциями, расположенными по всей поверхности Луны.

рис 1. Водонепроницаемое бортовое зарядное устройство OC-262 от WiBotic.

Рис 2. Стандартная приемная антенна WiBotic в водонепроницаемом корпусе

«В космосе есть много уникальных проблем, но некоторые из требований совпадают с теми, что мы планируем обеспечить для земных систем. В частности, это проблемы окружающей среды, жара, радиация и реголит», - сказал Уотерс и добавил: «Большинство этих роботов возможно никогда не будут работать в таких экстремальных условиях, но их электроника должна быть тщательно спроектирована для гораздо более широкого диапазона температур, чем здесь, на Земле. Вентиляторы и активное охлаждение малопригодны в космическом вакууме, поэтому необходимо реализовать пассивное охлаждение и отвод тепла с помощью кондуктивных технологий. Уровни радиации на Луне намного выше, поэтому требуется тщательно выбирать компоненты, защищенные от излучения. И, наконец, лунная пыль намного мельче и более проводящая, чем земная пыль. Поэтому механические корпуса необходимо проектировать с особой тщательностью. Все это указывает на неоспоримые преимущества беспроводной зарядки в космосе. Узлы можно выполнять полностью герметичными и не требующими открытых контактов или разъемов, которые в таких экстремальных условиях быстро деградируют. Кроме того, мы узнали из предыдущих миссий роботов на Марс, что солнечным панелям очень трудно пережить лунную ночь, пыльные бури и высокие температуры. В итоге, беспроводная зарядка позволит роботам исследовать места, в которые они никогда раньше не могли попасть».

Уотерс отметил, что WiBotic нацелена стать пионером лунного беспроводного электроснабжения и обеспечить питание широкого спектра пилотируемых и беспилотных транспортных средств, независимо от типа батареи, напряжения или уровня мощности. Основная цель - дать энергию роботам, позволив им свободно перемещаться, создав необходимую инфраструктуру станций беспроводной зарядки и программного обеспечения для управления энергопотреблением, которые будут распределены по всей поверхности Луны. И кто знает, может быть очень скоро эта технология будет иметь решающее значение для исследования других планет.