Текст книги "Юный техник, 2005 № 04"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 4 апрель 2005

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

КАРТИНКИ С ВЫСТАВКИ
Мастера на все руки

Обычно так говорят о людях-умельцах. Однако на II Специализированной выставке робототехники незаурядное мастерство и возможности продемонстрировали «железные работники» – киберы самых различных конструкций и назначения. С ними познакомился наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО. Вот каковы его впечатления.

У кого рука длиннее?

– Уж про кого только не говорили, что у него глаза завидующие, а руки загребущие. А между тем чемпионами в этом деле являются роботы-манипуляторы, – пояснил мне представитель Государственного научного центра РФ «Институт высоких энергий» В. Я. Потапов. – Вот посмотрите, с его помощью я могу достать предмет, отстоящий от нас с вами на добрых три метра…

И Владимир Яковлевич легонько повел своей рукой. В тот же миг зашевелилась кисть манипулятора, заканчивающаяся особыми схватами, и аккуратно достала из штатива стоящую в нем стеклянную пробирку.

Современный промышленный робот уже никого не удивляет.

Так выглядит робот-трубочист…

Проявление машинной галантности: робот-манипулятор вполне способен преподнести цветок даме-оператору.

Впрочем, как рассказал мне Павлов, тренированные операторы способны с помощью манипулятора вдеть нитку в иголку. И это еще что! К производству готовится новое поколение телеманипуляторов, задающая и исполнительная части которых могут отстоять друг от друга не на метры, а на многие сотни и даже тысячи километров. В этом случае связь между ними осуществляется не посредством кинематики, а с помощью телеуправления, осуществляемого по специальным каналам связи или даже через Интернет.

Говорят, с помощью таких манипуляторов уже проведены первые экспериментальные хирургические операции. Причем хирург может находиться, например, в Москве, а его пациент – скажем, в Антарктиде. Но независимо от расстояния точность движения будет микронная.

Пока же копирующие манипуляторы чаще всего используют при работе с радиационными изотопами или особо опасными химическими веществами. Оператор отделен от них надежной защитой, наблюдает за операциями через специальные окошки или с помощью телемонитора.

Робот-трубочист

В случаях же, если куда-то не может пробраться даже самый гибкий манипулятор, в ход идут самодвижущиеся роботы-чистильщики. Одного из них, чем-то похожего на увеличенного дождевого червя, мне показал один из его создателей, главный конструктор лаборатории робототехники и механотроники Института проблем механики РАН Л.Н.Кравчук.

– Наш робот способен проползти по трубе, которая имеет многочисленные повороты и извивы, даже под углом в 90 градусов, – рассказал Леонид Никитич. – Этому в немалой степени способствует его конструкция. Робот действительно движется, словно дождевой червяк. Сначала протолкнет вперед свою лобовую часть, закрепит ее на стенках трубы, а потом подтягивает заднюю. А на концах его – вращающиеся щетки, с помощью которых он ведет прочистку труб.

Петербургские роботы готовы отправиться хоть под воду, хоть в космос…

Пока робот-трубочист получает энергию для движения и команды управления по кабелю, который за ним тянется. Но в будущем, как полагают создатели этого оригинального робота, появятся и полностью самостоятельные, автономные конструкции, управление которыми будет осуществляться по радио.

Из-под воды да в космос

Такое происходит не только с людьми. Как известно, бывший подводник петербуржец Валерий Рождественский стал затем космонавтом. И это не случайно. Между двумя стихиями довольно много сходства. В обоих случаях человек зачастую испытывает невесомость, его окружает довольно агрессивная, чуждая ему среда, не прощающая ошибок.

Поэтому, как рассказал мне представитель Государственного научного центра «ЦНИИ робототехники и технической кибернетики», базирующегося в Санкт-Петербурге, С.Ю.Степанов, все чаще и космонавты, и Подводники для выполнения наиболее опасных операций используют роботов.

– Такие роботы, в отличие от обычных, наземных, должны иметь особое конструктивное исполнение, – пояснил Сергей Юрьевич. – Во-первых, их узлы делаются в модульном исполнении. То есть с таким расчетом, чтобы каждый узел был конструктивно закончен, мог быть сменен без особых проблем. Во-вторых, каждый модуль помещается в кожух, который защищает наиболее нежные части конструкции от вредных воздействий окружающей среды. И, в-третьих, такие конструкции должны быть сверхнадежными. Если они поломаются во время работы, хлопот с их ремонтом не оберешься…

Всем этим и многим другим требованиям и отвечают роботы, создаваемые в ЦНИИ. Они уже неплохо себя зарекомендовали в ряде спецпроектов, например, при работе в «грязной» зоне атомных подводных лодок и на некоторых других объектах.

Кисть манипулятора управляется рукой человека…

Спасатели и взрывотехники

Все чаще роботы приходят на помощь людям и в других затруднительных случаях. Например, многие уже не раз видели по телевидению, как к подозрительному предмету направляется не сапер-взрывотехник, а робот. Подъезжает, тщательно осматривает подозрительную находку со всех сторон, а операторы, внимательно следящие за деятельностью робота при помощи телекамер, решают, что делать дальше.

Как рассказал мне Михаил Германович Канин, ведущий конструктор Научного института специальных машин при МГТУ имени Н.Э. Баумана, многоцелевые робототехнические комплексы МРК-26, МРК-27, МРК-УТК, «Варан» и другие как раз и предназначены для замены человека при выполнении работ в экстремальных условиях. Гусеничное шасси, относительно малые габариты и масса позволяют роботу проникать в различные закоулки, подниматься по лестничным маршам, четко выполняя все команды оператора. При этом робот может нести на борту до 8 цветных видеокамер, аппаратуру подсветки, имеет дистанционно управляемый манипулятор, позволяющий поднимать различные предметы и переносить их на расстояние в несколько сот метров.

При этом сама конструкция робота модульная, дает возможность комбинировать на шасси различные наборы оборудования, быстро производить ремонт в случае, скажем, подрыва робота на мине, легко отмывать части конструкции после работы в радиоактивной зоне.

Подобные роботы уже прошли обкатку в подразделениях Минатома, МЧС и ФСБ, участвовали в ликвидации аварии в г. Сарове, в операциях по разминированию в Чечне и в Москве. Они выпускаются серийно, и с каждым днем таких помощников человека становится все больше, а сами они стоят все дешевле.

Серийные мобильные робототехнические комплексы способны сегодня выполнять весьма широкий круг задач.

Эти роботы-игрушки, похожие на персонажи фантастического фильма, созданы в НТЦ «РИССА».

Робот-шагоход пока выглядит неказисто, но уже способен на многое…

Такие вот игрушки…

И вот что еще приятно отметить. В такой ответственной работе, как создание новых перспективных робототехнических комплексов, принимают участие не только дипломированные специалисты, но и те, кто только учится.

Студенты Курского государственного технического университета, например, продемонстрировали прототип робота, способного подниматься по вертикальной стене с помощью присосок. А их московские коллеги с механико-математического факультета МГУ работают над очередной моделью шагохода – робота, который обещает стать действительно вездеходом, сможет пройти там, где безнадежно застревает самая мощная современная техника на гусеницах и колесах.

– Прообразом нашей конструкции послужил… муравей, – рассказал мне студент 5-го курса Василий Кравцов. – Эти насекомые, как показали исследования, обладают не только отличной проходимостью, высокой грузоподъемностью (один муравей способен тащить груз, втрое превышающий его собственный вес), но еще очень неплохо ориентируются на местности.

Все эти достоинства создатели шагохода и постарались воплотить в своей конструкции. Робот имеет 18 степеней свободы движения, способен самостоятельно ориентироваться на местности, обходя препятствия при движении по намеченному пеленгу, реагирует на звук и свет, управление им базируется на нейронной сети, обладающей весьма большой степенью обучаемости и самостоятельности.

Эффективность разработанных алгоритмов студенты проверяют не только на полигоне, но и в международных соревнованиях роботов, которые регулярно проводятся в разных странах мира. И знаете, наши участники занимают в них далеко не последние места, неоднократно получали различные призы и награды.

Робот для обследования экстремальных зон.

Студент МГУ Владимир Евграфовведет наладку робота-спортсмена «Аргонавт-2».

ИНФОРМАЦИЯ

ДЕСАНТ НА ЮЖНЫЙ ПОЛЮС.Необычная экспедиция готовится в Подмосковье. По словам руководителя проекта Александра Бегака, спецрейс самолета Ил-76 должен доставить школьников в… Антарктиду. Там участники экспедиции десантируются на Южный полюс. Уже в Антарктиде ребята надуют аэростат и поднимут его в воздух. Если позволят погодные условия, они первыми в мире прыгнут на полюс с парашютами с воздушного шара.

Самый юный участник проекта – 13-летний школьник из Пятигорска Гена Руденко признался, что ему хотя и страшно отправляться в Антарктиду, но очень хочется посмотреть на пингвинов и полетать над Южным полюсом. Гена будет штурманом на микросамолете с мягким крылом «Скарабей», с которого проведут аэрофотосъемки и экологические исследования окружающей среды.

Чтобы придать большую значимость всей акции, школьники попросили поучаствовать в ней и космонавтов – экипаж орбитальной станции МКС Салимжана Шарипова и Лероя Чиао. Космические долгожители обратятся к миру с призывом поддержать проект и прислать свои пожелания будущим поколениям землян. Послания будут записаны на золотом диске, а затем капсулу с посланием, которое будет помещено в музей американской антарктической станции Амундсен – Скотт на Южном полюсе, вскроют через сто лет и прочтут, что там написано.

Все участники экспедиции будут одеты в российские теплозащитные костюмы из аварийного запаса космонавтов «Гранат», которым снабжены все пилотируемые корабли «Союз». В момент, когда пишутся эти строки, ребята ожидают подходящего момента для вылета на Южный полюс.

СОБСТВЕННЫЙ СПУТНИКимеет теперь крупнейший университет России. Накануне 250-летия со дня основания МГУ научные сотрудники, преподаватели и студенты первого российского университета разработали специальную программу, создали необходимую научную аппаратуру, а вместе с коллегами из омского ФГУП ОКБ «Полет» сконструировали сверхмалый космический аппарат «Университетский-Татьяна». Вес аппарата – около 25 кг.

Образовательные задачи проекта таковы: популяризация знаний о космосе и привлечение школьников и студентов к участию в космических исследованиях. В рамках проекта будут организованы интерактивные лабораторные работы и практикумы, мультимедийные курсы. Например, базовый мультимедийный курс «Жизнь Земли в атмосфере Солнца», подготовленный для широкого круга школьников и студентов младших курсов, даст наглядное представление об основных физических свойствах Земли, околоземного космического пространства и Солнца, о процессах, происходящих в системе Солнце – Земля, и методах исследования солнечно-земных связей.

«Университетский-Татьяна» – это самый первый российский научно-общеобразовательный сверхмалый космический аппарат – микроспутник, – рассказал руководитель Центра приема и передачи спутниковой информации в НИИ ядерной физики МГУ Владимир Шахпоронов. – Создание малых, микро– и даже наноспутников – магистральный путь развития космонавтики»… В начале января спутник отправили на космодром «Плесецк».

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Десант на Титан

…В розоватом небе появилась стремительно увеличивающаяся точка. Затем вспыхнули купола стабилизирующего, тормозного и, наконец, основного парашютов. На заснеженную равнину плавно опустилась капсула с аппаратурой. Так, по представлению специалистов Европейского космического агентства (ЕКА), произошла высадка на поверхность Титана – крупнейшего спутника Сатурна – исследовательского зонда «Гюйгенс», названного в честь знаменитого нидерландского астронома и математика, работавшего в Париже.

Что же удивительного обнаружили исследователи? Как проходила эта уникальная в своем роде экспедиция?

Семь долгих лет «Гюйгенс» путешествовал на «плечах» межпланетного корабля «Кассини», созданного специалистами НАСА. И вот 25 декабря 2004 года спускаемый аппарат отправился в самостоятельный путь к самой крупной луне нашей Солнечной системы.

«Титан больше, чем Плутон или Меркурий, имеет собственную атмосферу и необычную геологию, – пояснил интерес ученых к этому небесному телу научный руководитель проекта «Кассини» Майкл Берд. – Да и вообще нам очень мало что о нем известно». С ним согласен и Манфред Гайда, сотрудник Центра аэрокосмических исследований ЕКА. «Для исследователей Титан представляет собой своего рода целину, – сказал он. – Мы знаем только то, что на Титане столь плотная атмосфера, что наши приборы не могут сквозь нее разглядеть поверхность этого спутника».

Отчасти пелену этой тайны удалось развеять самому «Кассини», который несколько раз пролетал вблизи от Титана и передал на Землю несколько его фотографий. Но на тех снимках видны лишь светлые и темные пятна, происхождение которых не совсем понятно. Да еще можно разглядеть некую черту, которую можно принять за береговую линию океана.

Тем не менее, особой уверенности, что обнаруженные темные участки поверхности Титана являются именно морями, ни у кого нет. Даже если они и существуют, то наполнены не водой, а метаном, который при сверхнизких температурах, царящих на поверхности спутника, представляет собой жидкость.

Аппарат «Гюйгенс» должен был многое прояснить. И вот 15 января состоялась его высадка на поверхность Титана. Все прошло как по нотам. Исследователи рассчитывали, что аппаратура «Гюйгенса» проработает минут 30–40, но она продержалась намного дольше. За 90 минут разведчик землян успел передать на Землю около 350 снимков.

Люди впервые увидели реки сжиженного метана, а также горы из того же газа, но в замороженном виде – ведь температура на поверхности оказалась равной минус 184 °C. Наконец, на месте посадки зонд обнаружил множество «камешков», внешне похожих на знакомую нам морскую или речную гальку.

Впрочем, гораздо больше заинтересовали облака Титана. По словам исследователей из Калифорнии, занимавшихся обработкой полученных наблюдений, облачность на Титане меняется очень быстро. Переменчивость атмосферы предполагает смену времен года, причем из-за удаленности орбиты Сатурна от Солнца год на Титане в 30 раз длиннее, чем на Земле.

Ученые также обнаружили, что облака на Титане очень похожи на грозовые тучи Земли, но состоят примерно на 90 % из углерода и на 10 – из метана. Учитывая плотность атмосферы Титана и его гравитацию, исследователи подсчитали, что капли метанового дождя должны иметь в поперечнике 9 мм и падать со скоростью полтора метра в секунду – почти как снежные хлопья на Земле.

Майкл Берд, главный научный руководитель проекта «Гюйгенс», уверен, что наличие на Титане атмосферы объясняется тем, что данный спутник весьма удален от нашего светила. «Если бы Сатурн с Титаном находились поблизости от Солнца, то его лучи растопили бы поверхность спутника и газы из его атмосферы попросту улетучились, – сказал он. – Ведь гравитация на Титане не так велика, чтобы удерживать газовую оболочку, как, например, Земля.

При низких же температурах скорость движения молекул относительно невелика, так что Титан и сохраняет свою атмосферу, являясь уникальной в своем роде луной»…

Еще одна интересная подробность. Как уже отмечалось в начале, по мнению исследователей, облака из метана должны показаться земному наблюдателю красноватыми, а само небо розоватым, а не голубым, как на нашей планете.

И. ЗВЕРЕВ

Подробности для любознательных

БУДУЩАЯ КОЛЫБЕЛЬ ЖИЗНИ?

…Снег из замерзших углеводородов, падающий на далекий, мрачный и чуждый нам мир, покрытый метановыми озерами и дымящимися на морозе болотами, в которых накапливаются органические вещества, подобные тем, из которых произошла жизнь на Земле. Таким предстал мир Титана взорам нынешних исследователей, пишет журнал « Science». Но через 6–7 млрд. лет все может разительно перемениться…

Наличие метана, по идее, должно свидетельствовать о существовании органической жизни на Титане. Причем не только в далеком прошлом, но и сейчас. Дело в том, считают ученые, что метан непрерывно распадается под воздействием солнечного ультрафиолета. И раз он до сих пор существует, стало быть, его запасы постоянно возобновляются. На Земле это происходит за счет процессов жизнедеятельности обитателей нашей планеты, а также при распаде органических тканей.

Не стоит представлять себе неких разумных титанов или титанцев, которые понастроили города, развели фермы и поля… Или неких «титанозавров», которые нежатся в метановых болотах.

«Вряд ли на Титане существует органическая жизнь в привычных нам формах, – предупреждает Ральф Лоренц из Аризонского университета в Таксоне. – Источником же, восполняющим утраченный метан, может быть, в частности, такое явление, как криовулканизм. То есть местные вулканы в условиях местного климата вместо расплавленных пород выбрасывают на поверхность планеты лед, часть которого затем тает, превращаясь в жидкий метан»…

Посадка « Гюйгенса», по мнению экспертов, выглядела примерно так…

Но многие исследователи считают, что Титан со временем может стать еще одним оазисом жизни во Вселенной. Во-первых, говорят они, как известно, Сатурн, подобно Юпитеру, излучает больше энергии, чем получает от Солнца.

Во-вторых, в глубине метановых озер могут быть свои собственные источники тепла, подобно тем «черным курильщикам» – подводным вулканам, которые не столь давно были обнаружены на дне земных океанов. И, наконец, в-третьих, это сейчас Титан представляет собой холодный и мрачный мир. Но, как говорилось, через 6–7 млрд. лет он может претерпеть радикальные изменения.

Согласно одной из компьютерных моделей, сценарий развития событий может быть примерно таким. После того, как наше светило из желтого карлика в конце своей жизни превратится в красного гиганта, яркость его существенно возрастет. В итоге температура на окраине Солнечной системы начнет повышаться.

Тогда, как полагают астрономы из Лаборатории лунных и планетарных исследований Университета Аризоны (США), температура на поверхности Титана возрастет с нынешних минус 180 °C до минус 70 °C. Этого вполне достаточно, чтобы началось таяние замерзшего метана, возникли условия для зарождения органической жизни.

Скорее всего, они – формы этой жизни – будут совершенно не похожи на земные. «Тем не менее, природа может подарить Солнечной системе второй шанс для зарождения жизни, и грех будет им не воспользоваться, – полагают Ральф Лоренц и Джонатан Льюнайн из Лаборатории лунных и планетарных исследований Университета Аризоны. – Ведь с того момента, когда Солнце превратится в красного карлика, до того времени, когда оно начнет пульсировать и быстро терять свою массу, разбрасывая ее по Вселенной, пройдет порядка 500 млн. лет. Этого срока вполне достаточно, чтобы жизнь на Титане развилась до достаточно высокого уровня».

Чтобы проверить, насколько верны их предположения, ученые и собираются в скором будущем отправить на Титан еще один исследовательский аппарат. Тогда мы и узнаем очередные новости с Титана. А там, быть может, очередь когда-нибудь дойдет и до посещения Титана людьми.

С.СЛАВИН

Кстати…

ИЗ ИСТОРИИ ТИТАНА

В марте 1665 года выдающийся ученый XVII века Христиан Гюйгенс обнаружил крупнейший спутник Сатурна, получивший имя Титан.

До недавнего времени люди знали о Титане сравнительно немного. Спутник обегает полный круг вокруг Сатурна за 16 земных суток. Расстояние между планетой и самой крупной его луной составляет порядка миллиона километров. Диаметр Титана – 5140 км, а масса его почти вдвое превышает массу нашей Луны.

Титан стал четвертым космическим телом в Солнечной системе, поверхность которого сфотографирована посадочными аппаратами. До этого высадки осуществлялись на Луну (аппарат «Луна-9», 1966 г., СССР), Венеру («Венера-9», 1975 г., СССР) и Марс («Викинг-1», 1976 г., США).