Он совсем кроха, но готов завоевать Луну: как мини робот-трансформер помогает исследовать космос

Лунные роверы обычно представляют как крупные машины с камерами, буровыми установками и набором научных приборов. Японский LEV-2, получивший имя SORA-Q, пошел другим путем. Аппарат размером с ладонь отправился к Луне в виде небольшой сферы, раскрылся уже после выхода на поверхность и почти два часа работал рядом с посадочным модулем SLIM.

SORA-Q входил в миссию Smart Lander for Investigating Moon, или SLIM, которую Японское агентство аэрокосмических исследований JAXA отправило на Луну. В 2024 году посадочный аппарат достиг поверхности, а небольшой робот LEV-2 обследовал участок вокруг модуля, снимал SLIM и передавал выбранные изображения без постоянного управления с Земли.

Для космических миссий такой формат важен не из-за миниатюрности самой по себе. Малый ровер проще разместить внутри аппарата, легче доставить к цели и дешевле разработать, чем полноценный луноход. Он не заменяет большую мобильную лабораторию, зато может быстро дать инженерам то, чего часто не хватает после посадки: внешний взгляд на аппарат и ближайшую поверхность.

Миниатюрный размер сразу создает несколько проблем. В маленький корпус нельзя поставить большой аккумулятор, мощный передатчик и серьезный процессор. Ходовая часть тоже работает на пределе: колеса микроробота хуже справляются с неровностями, а запас энергии не позволяет долго исправлять ошибки движения.

Лунный грунт только усиливает эти ограничения. Реголит состоит из пыли, мелких обломков и частиц, раздробленных ударами микрометеоритов за миллиарды лет. Для большого ровера рыхлый слой может быть обычным участком маршрута. Для аппарата размером с ладонь небольшая ямка, камень или просадка колеса уже становятся серьезной помехой.

Инженеры JAXA не стали делать уменьшенную копию классического лунохода. К проекту привлекли TOMY, японского производителя игрушек. У компании был опыт с трансформируемыми механизмами, где шар раскрывается и превращается в колесную машинку. В лунной миссии этот принцип получил практический смысл: ровер можно было уложить в компактный объем на время перелета, а затем раскрыть ходовую часть уже на Луне.

LEV-2 летел как маленькая сфера. На финальном этапе миссии SLIM выпустил два малых аппарата, LEV-1 и LEV-2. После выхода на поверхность SORA-Q раскрыл корпус, и две половины начали работать как колеса. Ось вращения специально сместили относительно центра, чтобы ровер не просто перекатывался по пыли, а лучше цеплялся за рыхлый грунт.

Смещение оси важно именно для реголита. Обычное маленькое колесо может быстро зарыться, если грунт осыпается под ним. У LEV-2 движение получилось более неровным, но полезным: аппарат как бы подталкивал себя вперед и легче выбирался из мягкого слоя. Эта механика выросла из игрушечной идеи, но на Луне решала вполне серьезную инженерную задачу.

Связь тоже пришлось строить не по привычной схеме. LEV-2 не мог постоянно отправлять данные напрямую на Землю: для этого не хватило бы энергии и возможностей передатчика. Поэтому ровер работал в связке с LEV-1. SORA-Q передавал соседнему аппарату фотографии и служебные данные, а LEV-1 уже отправлял информацию в центр управления миссией.

Автономная работа была необходима с самого начала. Управлять таким роботом с Земли как радиомашинкой нельзя: сигнал идет с задержкой, канал связи ограничен, а батарея не рассчитана на постоянный обмен командами. Поэтому SORA-Q сам переходил между режимами, двигался рядом со SLIM, делал снимки и выбирал данные для передачи.

На поверхности Луны LEV-2 проработал около 108 минут. За это время аппарат успел осмотреть ближайший участок, снять посадочный модуль и окружающий ландшафт, затем передал выбранные изображения через LEV-1. После этого связь была потеряна, но короткой работы хватило, чтобы проверить сразу несколько решений: раскрытие корпуса, движение по реголиту, автономные алгоритмы и передачу данных через аппарат-напарник.

Снимки SLIM со стороны стали одним из главных результатов. Для инженеров такие кадры важны не как эффектные фотографии, а как техническая проверка посадки. По ним можно понять, в каком положении оказался модуль, как он стоит на грунте и что находится вокруг после касания поверхности. Сам посадочный аппарат не всегда способен показать собственное положение, а маленький внешний наблюдатель закрывает этот пробел без отправки крупного ровера.

LEV-2 не предназначен для задач, которые выполняют большие луноходы с бурами, спектрометрами и другой научной аппаратурой. Зато микроробот подходит для быстрой разведки рядом с посадочным модулем. Он может проверить ближайший грунт, снять состояние техники, осмотреть труднодоступный участок и дать команде миссии информацию, ради которой не всегда оправдан большой аппарат.

Опыт SORA-Q показывает, что в лунных миссиях может появиться отдельный класс небольших разведчиков. JAXA и TOMY проверили рабочую схему: сферический корпус для перелета, раскрытие после отделения, смещенные оси колес для движения по реголиту, автономный выбор действий и передача данных через LEV-1. Следующий шаг для таких роботов - работа группами, доставка небольших датчиков и осмотр мест, куда крупный ровер не доберется или куда его просто невыгодно отправлять.