Планетоход

Планетоход должен обладать стойкостью к перегрузкам, низким и высоким температурам, давлению, пылевому загрязнению, химической коррозии, космической радиации, сохраняя работоспособность без ремонтных работ в течение требуемого для выполнения исследований времени.

Марсоход «Соджонер» в сложенном виде

Объём космических кораблей ограничен, поэтому в конструкции планетоходов и при их укладке уделяется внимание экономии пространства. Может складываться ходовая часть планетохода, либо аппарат в целом; также выполняется крепление аппарата к кораблю. Устанавливаются средства развёртывания планетохода в рабочее положение и отделения от посадочного модуля. Так, крепления марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» к их посадочным модулям удалялись при помощи небольших пиротехнических зарядов.

Планетоходы (и другие аппараты), находящиеся на планетах значительно удалённых от Земли, не могут управляться в режиме реального времени из-за значительного запаздывания командных сигналов и ответных сигналов от аппарата. Задержка возникает, поскольку радиосигналу вследствие конечности его скорости распространения требуется время, чтобы дойти до другой планеты или от неё до Земли. Поэтому такие планетоходы способны некоторое время функционировать, в том числе передвигаться и выполнять исследования, автономно по заложенным в них программам, получая команды лишь время от времени.

Время (1,28 секунды), за которое радиоволна, пущенная с Земли, достигает Луны. Рисунок выполнен в масштабе.

Первый планетоход, «Луноход-1», был доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 года автоматической межпланетной станцией «Луна-17». Предназначался для изучения особенностей лунной поверхности, радиоактивного и рентгеновского космического излучения на Луне, химического состава и свойств грунта. Успешно проработал до 14 сентября 1971 года, после чего вышел из строя. За время нахождения на поверхности Луны проехал 10 540 м, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведён анализ его химического состава[3].

Лунный автомобиль

Лунные автомобили — планетоходы, использовавшиеся на Луне в рамках программы «Аполлон» для обеспечения большей подвижности экипажей экспедиций «Аполлон-15» (прилунение состоялось 30 июля 1971 года), «Аполлон-16» (прилунение состоялось 21 апреля 1972 г.) и «Аполлон-17» (прилунение состоялось 11 декабря 1972 г.) Вездеходы значительно расширили доступную для астронавтов площадь лунной поверхности. Ранее астронавты могли перемещаться на Луне лишь непосредственно вокруг места посадки из-за сковывавших их скафандров и других приборов жизнеобеспечения. Пользуясь же вездеходом, можно было развивать скорость до 13 км/ч.

Модель «Лунохода-2»

Второй советский лунный дистанционно-управляемый вездеход «Луноход-2» был доставлен на поверхность Луны 16 января 1973 года автоматической межпланетной станцией «Луна-21». Он был предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъёмки и телесъёмки Луны, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и других исследований. Аппарат проработал около четырёх месяцев, за это время было проведено 60 сеансов радиосвязи, получено 86 панорам и более 80 тысяч телевизионных снимков лунной поверхности. Были также получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей лунного рельефа, позволившие провести детальное изучение его строения. В последний раз телеметрическая информация от аппарата была принята 10 мая 1973 года.

140-килограммовый луноход «Юйту» («Нефритовый Заяц») Китайской Народной Республики был доставлен на Луну аппаратом «Чанъэ-3», совершившим прилунение 14 декабря 2013 года. Луноход проехал несколько десятков метров, однако затем его двигательная система перестала действовать, и далее он работал лишь в качестве стационарного лунного модуля.

Луноход «Юйту-2» («Нефритовый Заяц-2») Китайской Народной Республики, однотипный с описанным выше «Юйту», был доставлен на Луну аппаратом «Чанъэ-4», совершившим прилунение 3 января 2019 года в кратере Карман на обратной стороне Луны[4]. Луноход в тот же день съехал на поверхность с посадочного модуля. На середину февраля 2019 луноход продолжает работать недалеко от посадочного модуля, периодически переходя в спящий режим на время лунной ночи.

В рамках индийской экспедиции «Чандраян-2» был запущен луноход «Прагъям», который был рассчитан на работу в течение одного лунного дня (около 14 земных суток). 27 сентября 2019 года «Прагъям» разбился о поверхность Луны в результате неудачной посадки посадочного модуля «Викрам».

«Прибор оценки проходимости — Марс» (ПрОП-М) — название двух советских марсоходов, которые стали первыми планетоходами, достигшими поверхности Марса, однако так и не начали работу. Идентичные марсоходы входили в состав автоматических марсианских станций, которые были доставлены на поверхность Марса в 1971 году спускаемыми аппаратами автоматических межпланетных станций «Марс». Спускаемый аппарат «Марс-2» разбился 27 ноября 1971 года при неудачной попытке мягкой посадки. Спускаемый аппарат «Марс-3» совершил мягкую посадку 2 декабря 1971 года, но сигнал с самой марсианской станции, к которой был подключён по кабелю марсоход, пропал через 14,5 секунды после посадки. Информация с марсохода не была получена.

Среди других запущенных планетоходов они выделялись прежде всего своей системой передвижения: перемещаться марсоходы должны были при помощи двух шагающих «лыж», размещённых по бокам. Такая система была выбрана из-за отсутствия сведений о поверхности Марса[5].

Марсоход Sojourner исследует камень на Марсе

Марсоход «Соджонер» являлся частью аппарата «Марс Патфайндер», совершившего посадку на Марсе 4 июля 1997 года. Первый работающий марсоход. За время своей работы, продолжавшейся до 27 сентября 1997 года, этот небольшой марсоход сделал и передал 550 фотографий и более 15 раз провёл химический анализ марсианских камней и грунта.

Рисунок марсохода Спирит или Оппортьюнити

«Mars Exploration Rover» — миссия по исследованию Марса двумя одинаковыми марсоходами («Оппортьюнити» и «Спирит»), начавшаяся в 2003 году. Посадочные модули с марсоходами прибыли на Марс в январе 2004 года. Задача миссии — изучение поверхности планеты и её геологии. Основные цели — обнаружение и описание различных типов скал и грунтов, содержащих следы существования воды на этой планете. «Спирит» прекратил работу из-за технических проблем в марте 2010 года, а «Оппортьюнити», по той же причине, в 2018 году, проехав за это время 45 километров и установив тем самым рекорд по перемещению среди планетоходов.

Рисунок марсохода Кьюриосити

«Curiosity» (рус. «Любопытство/Любознательность») — работающий в настоящее время марсоход НАСА третьего поколения, представляющий собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее предшественников. Посадка на поверхность Марса состоялась в августе 2012 года. Аппарат проводит полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Вместо традиционных для планетоходов солнечных батарей в качестве источника энергии используется радиоизотопный термоэлектрический генератор.

Для безопасной посадки марсохода на поверхность планеты вместо посадочного модуля, заключающего в себе марсоход и снабжённого надувными подушками, смягчающими удар о поверхность, использовалась система «Небесный кран». Это была конструкция, снабжённая восемью реактивными двигателями для торможения и обеспечения мягкой посадки, и резервуарами с топливом. Снизу к «крану» на тросах был подвешен марсоход. Когда он оказался на поверхности, тросы отсоединились, после чего «небесный кран» отлетел в сторону, используя свои двигатели.

Персеверанс (англ. Perseverance, американское произношение: [ˌpɜːrsəˈvɪrəns]; в переводе на русский язык — «Настойчивость») марсоход, разработанный для исследования кратера Езеро на Марсе в рамках миссии НАСА «Марс-2020». Был изготовлен Лабораторией реактивного движения НАСА и запущен к Марсу 30 июля 2020 года. Посадка на Марс была произведена 18 февраля 2021 года

• Чжужун (кит. 祝融) — китайский шестиколёсный марсоход, часть исследовательской миссии Тяньвэнь-1. Совершившил посадку на Марс 14 мая 2021 года в Равнине Утопия.

«Прибор оценки проходимости — Фобос» (ПрОП-ФП) — советский планетоход, который должен был перемещаться по поверхности Фобоса[6]. Был запущен 12 июля 1988 года в составе АМС «Фобос-2», связь с которой была потеряна 27 марта 1989 года после выхода на орбиту Марса.

В рамках миссии «Луна-Грунт» Россия планировала отправку в 2015—2017 годах несколько луноходов массой около 300 кг. Запуск был отложен до 2024 года, затем до 2025, последняя на данный момент дата запуска значится как 2027 год[7].

Для участия в миссии «ExoMars» Европейским космическим агентством разрабатывается марсоход весом 271 кг. Он будет искать жизнь на Марсе с помощью бура и научного комплекта «Pasteur». В качестве источника энергии будет оснащён солнечными батареями. Запуск его к Марсу планируется на 2022 год.

Россия разрабатывает свой марсоход. Его прототипы уже испытывались в пустыне Мохаве и на Камчатке в 1988—1994 годах. Все это время образцы, готовые к полёту, лежали на складе.

Небольшой вездеход с 6 ведущими колёсными осями. Аппарат работает от аккумуляторов, позволяющих в условиях лунной гравитации и поверхности развивать ему скорость до 10 км/час. В герметичной кабине устроены места для двух астронавтов и небольшой отсек для грузов.

(дословно «Аппарат для исследования внеземных поверхностей любого типа, снабжённый шестью конечностями») — автоматический шестиногий транспортный вездеход, разрабатываемый Jet Propulsion Laboratory (JPL) и NASA.

Полетит на Луну в рамках программы Google Lunar X PRIZE в первой половине 2020 года на борту двухступенчатой ракеты SpaceX Falcon 9.

В США разрабатывают венероход AREE (Automaton Rover for Extreme Environments) для запуска на Венеру в 2027 году. Задача длительного функционирования серьезно осложняется высокой температурой на поверхности. Рассматривается возможность разместить блок управления и автономного принятия решений не на планетоходе, а на орбитальном модуле.

В 2019 году компания «Toyota» представила проект беспилотного планетохода, на котором астронавты смогут передвигаться по Луне без использования скафандров. Планетоход рассчитан на двух человек, хотя в случае необходимости может принять четырёх, должен быть способен к непрерывному автономному нахождению в нём в течение нескольких недель, и иметь запас хода в более чем 10 тысяч километров[8].

Третий советский аппарат из серии Луноход планировалось доставить на Луну в 1977 году при помощи межпланетной станции Луна-25, но её запуск не состоялся. Впоследствии Луноход-3 так и не был отправлен на Луну. В настоящее время он находится в музее НПО имени Лавочкина.

Венероход ХМ-ВД-2 с колёсно-шагающим движителем был создан в СССР в 1986 году, однако так и не был запущен[9].

Изначально в японской миссии «Хаябуса» планировался и наноход — миниатюрный самоходный робот, который должен был спуститься с основного зонда на поверхность астероида и исследовать его в нескольких местах. Несмотря на то, что он был очень маленьким, на нём размещалось 4 научных прибора. Проект был закрыт по финансовым причинам в ноябре 2000 года.