За пределами Земли. В поисках нового дома в Солнечной системе - Чарльз Уолфорт

«Адриан предложил гениальный ход, — рассказывает Витас. — Он швырнул игрушку на пол, и она отскочила, не сломавшись. Он сказал: “О, можно сделать спускаемого робота. Это же почти как надувной амортизатор”».

Жесткие части, соединенные гибкими нитями, поглощают удары лучше, чем твердые оболочки. Это открытие совершила эволюция, снабдившая человека и других животных костями и связками. Робот из стержней и тросов выдержит падение лучше, чем вездеход, устроенный подобно черепахе. Его гибкость также снизит массу космического аппарата, поскольку ему придется везти меньше оборудования, обеспечивающего мягкую посадку. Санспайрал и Агоджино назвали его «бот-супербол» за способность отскочить от поверхности. Войдя в плотные слои атмосферы Титана, робот может перейти в свободное падение и безопасно приземлиться без парашюта, надувного амортизатора или двигателей, которые бы замедлили падение.

Но остается вопрос о том, может ли такой робот передвигаться. При взгляде на него вовсе не очевидно то, как тенсегрити-структура вообще стоит, и уж тем более то, может ли она катиться, изменяя форму и смещая центр тяжести. Чтобы изменение формы привело к поступательному движению, робот должен знать последовательность форм, позволяющих ему вновь и вновь опрокидываться в заданном направлении. Форма определяется длинами множества тросов, соединяющих стержни. Изменяя длину тросов, робот потенциально может принимать нужные формы в правильной последовательности и катиться. Но это не простая головоломка — согласовать настройку множества тросов, чтобы позволить всей сложной структуре динамически двигаться в конкретной среде.

Агоджино и Санспайрал «скормили» эту задачу самому роботу. При очень скудном финансировании Программы инновационных перспективных концепций NASA Адриан и Витас встроили компьютерную модель своего робота в имитатор физической реальности, чтобы робот научился перемещаться сам. Начав со случайных последовательностей изменений длин тросов, меняющих форму структуры, компьютер перебрал тысячи движений виртуального робота. Когда какое-нибудь движение направляло структуру в нужном направлении, компьютер сохранял его и пробовал вариации этого движения. После десятков тысяч попыток было выработано оптимальное решение. Виртуальный робот научился перекатываться через нарисованные холмы.

Сегодня этот робот существует в виде нескольких прототипов в Эймсе. На YouTube можно посмотреть на его необычайно странную походку и на то, как он меняет форму, порывисто катясь по земле. Его сравнивают с перекати-поле. Самая последняя версия шестистержневого робота была бы высотой с человека, если бы он принял полностью симметричную форму, но обычно в этом нет необходимости. Он может выдержать падение с большой высоты, что позволяет забрасывать его на опасный рельеф. Новые версии будут способны «перекатываться» через такие препятствия, которые остановили бы любого колесного робота. Адриан также работает со своей матерью в лаборатории в Беркли над разработкой земных вариантов робота с тенсегрити-структурой. Они хотят продать модель, которая позволит другим поэкспериментировать с этой идеей.

Основа работы такой системы — взаимодействие. В каждом из шести стержней установлен компьютер, управляющий длиной тросов, протянутых к остальным стержням. Все шесть компьютеров общаются по беспроводной сети и вместе изменяют форму робота так, чтобы он катился. Стержни для итоговой версии будут производиться массово совершенно одинаковыми и только потом соединяться в тенсегрити-структуру. Полезный груз из инструментов будет подвешен в середине — в самом безопасном и защищенном месте, и его работой будет управлять отдельный компьютер.

По сути, каждый робот-супербол будет командой из семи роботов без центрального компьютера, отвечающего за все в целом. Компьютеры будут работать вместе, параллельно, единым разумом, управляющим роботом, каждый — часть целого. И семь компьютеров робота также смогут работать совместно с компьютерами других роботов. Поскольку такую структуру легко уложить в плоскость, их можно забросить на поверхность Титана в большом количестве — команду роботов, каждый из которых является командой роботов. Работая как единый ум, этот рой роботов может распространиться по территории, а ошибки и поломки будут с легкостью компенсированы благодаря множеству одинаковых частей.

«Их может быть так много, что это на самом деле можно будет считать колонизацией, — говорит Адриан. — Что нам нужно, так это простое устройство, такое, чтобы можно было упаковать сразу десяток. Можно использовать очень крупных роботов или очень маленьких роботов — роботов с прекрасными возможностями, способных забраться куда угодно».

Кажется, Титан вдохновляет на интересные идеи. Это мир с морями, облаками, болотами и дюнами. Там могли бы пригодиться многие виды транспорта, не только такие прекрасные перекати-поле. Джулиан Нотт разработал для Титана аэростат, который настолько заинтересовал JPL, что компания позволила ему собрать прототип и испытать его в криогенной камере, построенной им же, в которой воспроизводится температура и состав морозной атмосферы Титана. Нотт строит аэростаты 40 лет и установил 79 рекордов дальности, длительности и высоты полета, в том числе самый высокий полет на шаре, подъемная сила которого обеспечивалась нагретым воздухом, с герметичной кабиной, также разработанной и построенной им. Эта герметичная кабина выставлена в филиале Смитсоновского авиационно-космического музея в Международном аэропорту Даллеса.

«Весьма привлекательным в воздухоплавании является то, что одному человеку вроде меня может прийти в голову идея, он может раздобыть денег тем или иным способом, построить новое воздушное судно и поставить мировой рекорд, а его судно будет представлено в Смитсоновском музее, — говорит Джулиан. И он еще не закончил и полон энергии: — Мой отец дожил до 100 лет, так что мне кажется, у меня еще есть время. Но прежде, чем я умру, я решительно настроен поучаствовать в проекте по отправке аэростата на другую планету».

Нотт получил научные степени в области химии в Оксфорде, собираясь стать независимым ученым-предпринимателем. Впервые он совершил полет на воздушном шаре для того, чтобы произвести впечатление на девушку. Когда они сидели в баре, заиграла популярная песня конца 1960-х со словами «Не хочешь ли прокатиться на моем красивом воздушном шаре?» Мало кто тогда увлекался воздухоплаванием, и Джулиан стал одним из удалых инноваторов. Он все еще продолжает этим заниматься — летает и консультирует в области искусства воздухоплавания. Он помог осуществить рекордный прыжок вице-президенту Google в октябре 2014 г. с высоты 41 419 м и участвует в замысле Google предоставить интернет-сервис в развивающихся странах с помощью флота аэростатов.

Джулиан говорит, что Титан — лучшее место для воздухоплавания на горячем воздухе в Солнечной системе, куда лучшее, чем Земля. На нашей планете Солнце ограничивает длительность полета горячего воздушного шара двумя способами. Суточные изменения температуры вынуждают воздухоплавателей пользоваться для продления полета балластом: когда Солнце садится и воздушный шар остывает, пилот сбрасывает балласт. Кроме того, ткань воздушного шара теряет прочность под солнечным ультрафиолетом, рекорд длительности полета — 2 года. На Титане Солнце куда слабее из-за удаленности и плотной атмосферы, что решает проблемы как с температурой, так и с ультрафиолетом. Используя радиоактивный плутоний-238 в качестве источника тепла, аэростат может запросто летать над Титаном более 50 лет.