Космические инженеры

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

города Москвы «Школа № 423 имени Героя Советского Союза Л.Д. Зубова»

ГОРОДСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«КУРЧАТОВСКИЙ ПРОЕКТ – ОТ ЗНАНИЙ К ПРАКТИКЕ, ОТ ПРАКТИКИ К РЕЗУЛЬТАТУ»

«КОСМИЧЕСКИЕ ИНЖЕНЕРЫ»

секция «Первые шаги в науку»

Участник:

Лаврентьев Борис Артемович,

2 «А» класс, ГБОУ Школа № 423 им. Л.Д. Зубова

Руководитель:

Кузнецова Оксана Сергеевна, учитель начальных классов, ГБОУ Школа № 423 им. Л.Д. Зубова

Введение

Роботы ассоциируются у большинства людей исключительно с новыми технологиями. Однако идее создавать машины подобные людям, уже сотни лет. Существа, напоминающие современных роботов, можно найти даже в мифологии и литературе. В наше время их придумывают и создают не только писатели и художники, но и инженеры-робототехники.

Изучение роботов и принципы их работы очень актуальны на сегодняшний день, так как они вошли в нашу жизнь в разных областях. Роботы летают в космос, исследуют другие планеты; помогают нашим военным — разминируют бомбы и разведывают обстановку с воздуха. В промышленности многие области уже немыслимы без роботов.

Цель исследования: воссоздать из доступных материалов макет робота-манипулятора и исследовать его возможности.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Познакомиться с историей возникновения космических роботов;

2. Изучить использование роботов в космонавтике;

3. Собрать подвижного робота-манипулятора;

4. Опробовать возможности робота-манипулятора в условиях школьной среды;

5. Сделать вывод.

Объекты исследования: космические манипуляторы.

Гипотеза исследования. Я предполагаю, что возможно воссоздать прототип робота-манипулятора в домашних условиях и опробовать его действия в условиях школьной среды.

Теоретическая часть.

В жизни всегда существует дата – отправная точка, после которой о событии, явлении или объекте узнает весь мир. В робототехнике тоже есть такая дата, это 17 ноября 1970 года. В этот день самоходный аппарат известный как «Луноход - 1», в составе автоматической советской космической станцией «Луна-17» впервые в истории успешно покорил лунную поверхность. Всего он проехал более 10 километров и передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Общая масса первого лунохода составляла 756 кг, его длина с открытой крышкой солнечной батареи – 4,42 м, ширина – 2,15 м, высота – 1, 92м.

Луноход-1 – первый в мире радиоуправляемый самоходный аппарат, успешно работавший на Луне. Он был создан для изучения лунного грунта, а также для изучения радиоактивного излучения. У каждого из его восьми колес был свой электродвигатель и свой тормоз, благодаря чему этот робот мог ездить не только вперед-назад, но и объезжать глубокие кратеры и небольшие скалы. Электричество косморобот брал из солнечной батареи, установленной у него на крыше приборного отсека. Вместо глаз у Лунохода-1 были телекамеры. Луноход-1 проработал в 3 раза дольше запланированного срока, проработав чуть больше 301-го дня, он не вышел на связь с Землей в связи с выработкой изотопного источника теплоты, поддерживающего тепло внутри лунохода.

1 июня 2024 посадочный модуль лунного зонда «Чанъэ-6», при поддержке спутника-ретранслятора «Цюэцяо-2», успешно сел на обратной стороне Луны в кратере Аполлон. С помощью уникальной роборуки длиной 3,5 метра, ученые смогли собрать не только мелкий лунный грунт, но и относительно крупные камни. Пробы также собирались с помощью бурения. После трех дней работы китайский зонд взлетел с обратной стороны Луны и успешно совершил стыковку с орбитальным модулем. На нем грунт и отправился на Землю для дальнейшего детального изучения, всего было доставлено на Землю около 2-х килограммов лунного грунта.

Изучив литературу и посетив музей Космонавтики и Авиации, я узнал, что космос — среда агрессивная и небезопасная для человека. На помощь приходят современные технологии. Космороботы – это роботы, приспособленные работать в космическом пространстве. Преимущество космических роботов перед человеком заключается в том, что они могут работать в крайне неблагоприятных условиях и обходиться без каких-либо ресурсов, так как в большинстве случаев они работают на солнечных батареях. Обычно, задача косморобота заключается в проведении какой-нибудь научной работы (например, собрать образцы грунта, просканировать их и отправить собранные данные учёным на Землю).

Практическая часть

Источники литературы и экскурсии в музей помогли мне составить список требований, которым должен соответствовать косморобот:

-перенести запуск ракеты-носителя;

-работать в сложных условиях враждебной среды;

-обладать чрезвычайной надежностью;

-весить как можно меньше;

-потреблять мало энергии;

-работать в автоматическом режиме.

Для того, чтобы соответствовать всем этим требованиям, учёные создают все новые и новые устройства, механизмы, приводы, микроконтроллеры, обладающие высокой прочностью и использующим как можно меньше энергии. Эксперты подсчитали, что полет человека на Марс будет стоить в 50 раз дороже чем отправка корабля, на борту которого будет робот. Так что роботы в космосе обходятся намного дешевле, чем люди.

К модели своего робота – манипулятора я предъявил следующие требования: прочность, небольшой вес, потребление минимальной энергии, возможность дистанционного управления.

Из доступных материалов я создал подвижную модель робота-манипулятора, предназначенного для взятия образца грунта. Вместе с одноклассниками я опробовал данную модель в работе. Я выяснил, что созданный робот манипулятор способен сверлить мягкий грунт и работать на пульте управления. Мой прототип робота создан для работы в составе автоматической межпланетной станции. Его задача взять пробу грунта с поверхности Луны.

В моей работе, я хотел показать, что изготовление робота очень интересный, увлекательный и познавательный процесс. Над созданием роботов трудятся настоящие ученые и инженеры, но каждый школьник может придумать своего робота. Нужно поставить перед собой задачу, какого робота вы хотите сконструировать, и тогда всё получиться.

Заключение

В результате выполнения данной работы я изучил исторические и теоретические знания в области космической робототехники, познакомился с практическими проектами использования робототехники в космосе, создал модель робота-манипулятора, способного выполнять сложные механические движения.

Роботы в космосе давно стали незаменимы. Они сопровождают космонавтов, работают на орбитальных станциях, ремонтируют спутники, исследуют планеты и рассматривают самые удаленные уголки Вселенной.

Вместе с тем, говоря о сегодняшних достижениях космической робототехники, нужно понимать, что мы находимся лишь в начале пути. Увеличение количества задач, выполняемых с помощью космороботов, а также повышение требований к качеству их решения делает необходимым процесс их улучшения космическими инженерами.

Москва, 2025