Манипуляторы на орбите

Космические роботы далеки от привычных для нас штампов.
Фото предоставлено лабораторией космической робототехники ЦНИИ машиностроения

Рано или поздно осваивать ресурсы Луны и Марса придется, и первопроходцами этой экспансии станут роботы. Чтобы успешно реализовать в перспективе такие дорогостоящие проекты, необходимо уже сейчас начать масштабную отработку на околоземных орбитах технологий применения робототехнических систем. Речь идет о системах, позволяющих осуществлять дистанционную сборку и обслуживание космических объектов, солнечных и ядерных энергодвигательных установок, крупногабаритных оптических и радиотехнических комплексов, обеспечивающих прием, обработку и передачу больших потоков информации, поступающих с космических аппаратов на Землю и обратно.

Концентрация усилий на задачах ближнего космоса потребует более бережного отношения к тем объектам, которые уже выведены в космическое пространство. Международная космическая станция (МКС) к моменту выработки своего ресурса в 2020 году достигнет массы в 400–500 тонн при стоимости программы более 100 млрд. долл. После завершения пилотируемой эксплуатации МКС возможны два сценария окончания программы. Один из них связан с затоплением станции, а другой позволит продлить ее эксплуатацию в беспилотном режиме с помощью дистанционно управляемых робототехнических систем, не требующих герметичности станции. Для сохранения МКС в качестве полигона для отработки перспективных технологий необходимо принять ряд организационно-технических мер по существенному продлению срока эксплуатации станции в беспилотном режиме.

Адекватным ответом на существующие вызовы в космической политике может быть размещение информационно-управляющих систем на обслуживаемых роботами крупногабаритных космических платформах типа МКС. В состав космических платформ должны входить средства высокоточного координатно-временного обеспечения объектов на Земле и в околоземном пространстве, связи и дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Одна из главных задач ДЗЗ – оперативный всепогодный мониторинг поверхности Земли и околоземного пространства. Он должен обеспечивать наземные службы информацией о природных и техногенных чрезвычайных ситуациях (ЧС) и анализом полученной информации с целью прогнозирования ЧС и поддержки принятия решений по их ликвидации.

Возникает потребность перехода от космических группировок специализированных объектов к наземно-космической системе мониторинга и анализа оперативной ситуации, построенной по сетевому принципу. Таким образом, предлагается создание единой распределенной информационно-управляющей суперсистемы, элементы которой дополняют и усиливают друг друга.

При этом Россия может сохранить и упрочить лидирующие позиции в области космического транспорта, ядерной и солнечной энергетики, робототехнических систем сборки и обслуживания крупногабаритных космических объектов, радиотехнических и оптико-электронных систем наблюдения.

На первый план выходят задачи создания крупногабаритных многофункциональных космических платформ, имеющих тройное назначение: оборонное, социально-экономическое и научно-техническое. Часть таких платформ может быть размещена на геостационарной орбите. Обозревая треть поверхности планеты, многоцелевая платформа будет способна заменить многие десятки современных спутников связи и наблюдения Земли, обеспечивая оперативный глобальный мониторинг и связь, включая мобильную связь и Интернет.

На геостационарной орбите платформа должна быть оснащена мощной энергоустановкой, оптико-электронными системами наблюдения, большими антеннами в виде рефлекторов и фазированных антенных решеток, способных принимать информацию от малогабаритных земных абонентов или приборов. Крупногабаритные платформы должны быть оснащены высокоскоростными средствами приема, обработки и передачи громадных объемов информации как от наземных, так и от спутниковых систем.

Важным этапом отработки перечисленных технологий является проведение космических экспериментов на МКС с непосредственным участием космонавтов. По окончании пилотируемой эксплуатации МКС продолжение работ возможно при дистанционном доступе к оборудованию и робототехническим системам станции. Кроме того, МКС может служить в качестве полигона для испытаний электрореактивных двигателей, а также энергодвигательных установок большой мощности. При этом одними из главных потребителей энергоустановок большой мощности на крупногабаритных космических объектах, могут стать радиотехнические средства ДЗЗ и связи.

Роботизация процесса позволяет собирать и обслуживать антенны больших размеров (более 30 м) и тем самым значительно уменьшить приемно-передающие устройства наземных потребителей. Роботизированная сборка в космосе антенных систем позволит избавиться от трудоемкой отработки процессов раскрытия трансформируемых конструкций в наземных условиях, которая при размерах антенн, превышающих 30 м, становится практически нереализуемой.

В то же время дистанционно управляемые робототехнические системы смогут обеспечить измерение характеристик антенных систем, а также их обслуживание и ремонт при длительной эксплуатации. На первых этапах отработка технологий роботизированной сборки и обслуживания крупногабаритных платформ может быть осуществлена на МКС, а на последующих этапах на отечественном постоянно действующем сборочно-эксплуатационном комплексе.

В заключение следует отметить, что продление эксплуатации МКС в беспилотном режиме позволит отрабатывать целый комплекс стратегически важных направлений космической деятельности, необходимых для устойчивого развития страны и обеспечения ее безопасности в XXI веке. Вместе с тем создание и обслуживание в околоземном космосе глобальных информационных и энергетических, транспортных и производственных систем невозможно без современных дистанционно управляемых роботов космического назначения. Поэтому для полноценного развития отечественной космонавтики считаю необходимым в ближайшее время принять целевую программу по созданию робототехнических средств сборки и обслуживания космических объектов.