Чтобы эффективно передвигаться по Марсу, вездеходам приходится иметь дело с огромным количеством песка. Немецкие инженеры создали ровер нового типа, который проталкивается сквозь песок за счёт «плавательных» движений — там, где обычные колёса попросту застряли бы. Источник вдохновения — африканская песчаная рыба (Scincus scincus), ящерица, известная тем, что зарывается в пески Сахары и буквально плывёт сквозь них, словно рыба. Это один из самых странных способов передвижения в животном мире, но именно он может определить будущее исследования Марса.
Марсоход с новаторскими колёсами, способными «плыть» по песку, — их конструкция подсмотрена у пустынной ящерицы. Источник изображения — popsci.com
На видео, опубликованном на этой неделе Университетом Вюрцбурга, серебристый ровер размером с небольшой холодильник пробирается по испытательной площадке, имитирующей марсианский грунт. Вместо того чтобы катиться вперёд, каждое из его четырёх колёс прорезает песок движением, похожим на восьмёрку. Ровер проходит несколько метров, затем закладывает поворот и возвращается в исходную точку.
«Колёса воспроизводят характерное взаимодействие животного [песчаной рыбы] с грунтом, создавая как продольные, так и боковые усилия, — пояснил исследователь Университета Вюрцбурга Аменосис Лопес. — Ровер оставляет на песке синусоидальные следы».
Песчаная рыба: изящное решение природы для коварного песка
Хотя большинство людей представляют себе космические роверы на круглых колёсах или гусеницах, как у WALL-E, ни та ни другая конструкция не идеальна для уникально сурового и песчаного окружения Марса. Песок необычен тем, что сочетает в себе свойства и твёрдого тела, и жидкости. Вдобавок к этой смешанной «текстуре» роверам на Красной планете приходится преодолевать крутые склоны и неровный рельеф, где разная степень скольжения легко нарушает равновесие. А участки более рыхлого песка — настоящий кошмар для колёс: риск того, что ровер увязнет, не отпускает ни на минуту.
Но природа нашла решение этой задачи ещё миллионы лет назад — и зовётся оно песчаной рыбой. Вопреки названию, этот обитатель Сахары — ящерица из семейства сцинковых. На поверхности песчаная рыба перебирает крошечными лапками, как и любая другая ящерица. Куда интереснее становится, когда она зарывается в песок. Рентгеновская съёмка показывает, как животное продвигается под песком, создавая тягу мощными волнообразными движениями и преодолевая сопротивление. Со стороны это выглядит так, будто ящерица плывёт сквозь песок, — поразительно похоже на то, как рыба извивается всем телом, двигаясь в воде.
Инженеры Технологического института Джорджии взяли эти наблюдения за основу и ещё в 2011 году создали собственного робота-«песчаную рыбу». Испытания показали, что необычная клиновидная форма головы ящерицы, возможно, ещё и помогает ей создавать подъёмную силу и легче «плыть» сквозь песок.
Тонуть или плыть: новый ровер сумел и то, и другое
Исследователи, работавшие над роботом по образцу песчаной рыбы, отмечают, что он превзошёл колёсную версию при движении по песчаной испытательной трассе. Там, где круглые колёса виляли и рыскали, колёса с волнообразным ходом сохраняли относительную устойчивость. Правда, всё заработало не сразу: первые варианты конструкции оказались настолько тяжёлыми, что ровер буквально тонул в песке. Команде пришлось вернуться к чертежам и сделать вторую версию — на этот раз шире колёса и легче всю машину.
Вряд ли эти необычные колёса в обозримом будущем станут основной ходовой системой для роверов NASA. Предстоит ещё немало работы, чтобы повысить их управляемость и учесть проскальзывание, неизбежное в сложных реальных условиях. Добавьте сюда дополнительные переменные — научные приборы и прочий груз, который приходится везти на себе роверу.
Но важнее другое: эта конструкция колёс — наглядное свидетельство природной изобретательности песчаной рыбы и даров эволюции. По-настоящему оценить эти качества и понять, какие ещё технологии они способны подсказать, многие учёные смогли лишь недавно.
