Российские скафандры и общее устройство

В условиях низкого наружного давления человеку требуется его компенсация, иначе легкие просто перестают усваивать кислород. На сегодняшний день существует всего два типа компенсации давления: механическая и создание вокруг человека газовой среды с избыточным давлением. В скафандрах используется оба типа - механический - в нижнем костюме, создание избыточного давления - в верхнем.

Рукав скафандра - это аэробалка, в которой создано избыточное давление (внутри обычно поддерживается давление в 0,4 атмосферы). Для того, чтобы можно было сгибать в нем руку, в них вставляются специальные «мягких» шарниры.

В шлем скафандра установлен специальный механизм, управляемый датчиком давления. И если космонавт сидит с поднятым стеклом, а в корабле вдруг резко падает давление, то этот механизм мгновенно захлопывает прозрачное забрало, полностью герметизируя скафандр.

Скафандры состоят из двух основных оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. Внутренняя – из листовой резины, сделанной из высококачественного каучука. Внешняя оболочка — тканевая. Американцы для нее используют нейлон, русские - отечественный аналог, капрон. Внешняя оболочка защищает резиновый слой от повреждений и держит форму. Как у футбольного мяча, кожаный внешний чехол защищает внутреннюю резиновую камеру от бутс футболистов и обеспечивает неизменные геометрические размеры мяча. В последней модели «Орлан МКС» используется уже не резиновая, а полиуретановая нижняя оболочка, что увеличивает срок службы скафандров: ранее «срок годности» костюма оценивался в 4 года, теперь – 5, выходов в космос в нем можно осуществить уже не 15, как ранее, а 20. При этом устройство новинки довольно простое, поэтому космонавты сумеют и облачиться в скафандр без чужой помощи, и самостоятельно произвести его ремонт.

В каждом скафандре в обязательном порядке присутствует система вентиляции: по одним каналам подводится ко всему телу кондиционированный воздух, по другим — отсасывается. По методу работы системы жизнеобеспечения скафандры делятся на два вида — вентиляционные и регенерационные. В первых, более простых по конструкции, использованный воздух выбрасывается наружу, аналогично современным аквалангам. Такими были первые скафандры. В современных скафандрах применяется регенерационная СЖО (в частности, в «Орлане» и «Кречете»). В них выдыхаемый газ регенерируется, из него отбирается влага, воздух донасыщается кислородом и охлаждается. По сути, такой скафандр в миниатюре копирует систему жизнеобеспечения целого космического корабля. Под скафандр космонавт одевает специальный сетчатый костюм водяного охлаждения, весь пронизанный пластиковыми трубками с охлаждающей жидкостью.

Проблемы обогрева в выходных скафандрах (предназначенных для выхода в открытый космос) не возникала никогда, даже если космонавт работал в тени, где температура стремительно падает до -1000С. Дело в том, что наружный комбинезон идеально выполняет функции теплозащитной одежды. Для этого впервые была применена экранно-вакуумная изоляция, работающая по принципу термоса. Под внешней защитной оболочкой комбинезона расположены пять-шесть слоев специальной пленки из особого полиэтилена, терифталата, с двух сторон которой напылен алюминий. В вакууме между слоями пленки теплообмен возможен только за счет излучения, которое переотражается обратно зеркальной алюминиевой поверхностью. Внешний теплообмен в вакууме в таком скафандре настолько мал, что считается равным нулю, и при расчете учитывается только внутренний теплообмен. К слову сказать, слои фольгированного полиэтилена и обеспечивают некоторую защиту от космической радиации, и в сочетании со стойкой к проколам ткани внешнего слоя, может защитить космонавта от микрометеоритов (летающих в космосе со скоростью 27 000 км/сек).

Помимо всего этого на космонавтов надевается хлопчатобумажное белье со специальной антибактериальной пропиткой, под которым расположен последний элемент — специальный нагрудник с закрепленными на нем телеметрическими датчиками, передающими информацию о состоянии организма космонавта.

В целях облегчения конструкции и увеличения подвижности внешних скафандров существовало целое направление (прежде всего в США), изучавшее возможность создания цельнометаллических жестких скафандров, напоминающих глубоководные водолазные. Однако частичное воплощение идея нашла только в СССР. Советские скафандры «Кречет» и «Орлан» получили комбинированную оболочку — жесткий корпус и мягкие ноги и руки. Сам корпус, который конструкторы называют кирасой, сваривается из отдельных элементов из алюминиевого сплава типа АМГ. Такая комбинированная схема оказалась на редкость удачной и сейчас копируется американцами.

Американский лунный скафандр был сделан по классической схеме. Вся система жизнеобеспечения располагалась в негерметичном ранце на спине астронавта. Советские конструкторы пошли другим путем - была выдвинута идея жесткой кирасы с дверцей на спине для входа внутрь. Специальная система тросиков и боковой рычаг позволяли надежно закрыть за собой крышку. Вся система жизнеобеспечения располагалась в откидной дверце и работала не в вакууме, как у американцев, а в нормальной атмосфере, что упрощало конструкцию. Правда, шлем пришлось делать не поворотным, как в ранних моделях, а монолитным с корпусом. Обзор же компенсировался гораздо большей площадью остекления. Эту схему позже заимствовали и американцы.

Процесс влезания в скафандр "Орлан"

Космические шлемы также делятся на два типа — съемные и несъемные. Первые использовались на старых моделях «Беркут», «Ястреб», а также американских старых моделях. На современных скафандрах – только несъемные шлемы. Обязательный элемент шлема для выхода в космос — светофильтр с напыленным довольно толстым слоем чистого золота, обеспечивающего пропускание всего 34% света. Самая большая площадь остекления — у «Орлана». Причем на последних моделях есть даже специальное окошко сверху — для улучшения обзора. Разбить «стекло» шлема практически невозможно: делается оно из сверхпрочного поликарбоната лексана, который также используется, например, при остеклении бронекабин боевых вертолетов (остекление двойное). Однако и стоит «Орлан» как два боевых вертолета. Точную цену «Орлана» и «Кречета» конструкторы не называют, но говорят, что стоит примерно столько же, сколько и американский аналог — $12 млн. Внутри шлема также установлена трубка для питья, которую космонавт может захватить губами. Подшлемник, надеваемый на голову космонавта, необходим для удержания шлемофона, а также впитывания пота, который в шлеме не утрешь. Для улучшения обзора на российских скафандрах имеется дополнительное окошко в верхней части шлема.
В бортовых системах скафандров «Орлан» и «Кречет» обязательно применяется дублирование систем для повышения надежности. Есть автоматизированная система терморегулирования, которая позволяет космонавтам не отвлекаться на контроль за температурой и больше внимания уделять реальным задачам.

В настоящее время лучшими в мире считаются российские скафандры, иностранные аналоги им уступают по многим параметрам. В части надежности и долговечности. Например, американские костюмы ISS EVA suit могут поддерживать давление при повреждении лишь 30 минут, а "Орлан МКС" — до 50, что дает астронавтам больший запас времени, чтобы вернуться на станцию. Кроме того наша разработка легче на 35 килограммов.

Американские скафандры

ISS EVA suit сейчас используются астронавтами NASA и ESA на МКС, и являются модификацией скафандра EMU (созданного для полета на шаттлах).  Аббревиатура EVA означает, что костюмы предназначены для выхода в открытый космос.  Вес стандартной EVA - 115 -124 кг, время функционирования  АСОЖ - 8 часов (480 минут), из которых 30 минут – аварийный резерв. Принципы работы и материалы аналогичны тем, что используются в российских скафандрах. Широко используются алюминий  и композиты в кирасах.
В настоящее время  ISS EVA и российский «Орлан» используются командами всех национальностей на Международной космической станции.

Первый лунный скафандр A7L был цельным, многослойным костюмом, закрывавшим туловище и конечности, с гибкими сочленениями, сделанными из резины. Металлические кольца на вороте и манжетах рукавов предназначались для установки герметичных перчаток и «шлема-аквариума». Все скафандры имели косую «молнию», которая шла от правого бедра до правого плеча. A7L обеспечивал четырёхчасовую работу астронавтов на Луне. На всякий случай в ранце находился ещё и резервный блок жизнеобеспечения, рассчитанный на полчаса.

В трёх последних полётах лунной программы использовались скафандры A7LB. Они отличались двумя новыми сочленениями на шее и поясе — такая доработка понадобилась для того, чтобы облегчить вождение лунного автомобиля.
В настоящее время новые разработки инженеров NASA направлены на создание скафандров для Марса. В частности, проходят испытание жесткие скафандры Mark III  и его вариант I-suit), идет работа над Biosuit, MX-2, Z-1, NDS (North Dakota Suit), «Aouda. X». 

Скафандры открытого космоса американского агентства NASA: лунный скафандр A7LB, скафандр для «шаттлов» EMU и экспериментальный скафандр I-Suit

Скафандр Mark III

Китайские скафандры

Первые свои скафандры (Shuguang  (проект 714), проект 863, Shenzhou 6, Shenzhou 7), китайцы разрабатывали сами, так как как ни Россия, ни США не спешили делиться с ними своими технологиями. Однако перед полетом Shenzhou 5 был куплен «Сокол –КВ2», и китайский вариант фактически его повторял , но несколько легче. «Соколы» не предназначались для выхода в открытый космос.

Скафандр «Орлан-М», проданный Россией Китаю, назвали Haiying. Новое поколение китайских скафандров – это модель Feitian (Fēi tiān - буквально означает на китайском «лететь» и «небо»), где применены «умные материалы». Но в целом инженеры КНР шли по тем же путям, что и их российские и американские коллеги.

Фото - Сравнение Feitian(слева) и Haiying.

Подробнее о скафандрах можно прочесть тут:

Техническая информация
Техническая информация

  1. «Ранец» с системой управления; 2. Рукоятки ручного управления движением и ориентацией; 3. Сферический баллон со сжатым газом (азот).

1. Ранец с запасом сжатого газа и системой управления; 2. Сопла бокового смещения; 3. Отгибаемые подлокотники с рукоятками управления

Штурмовая винтовка А-545Л

К созданию огнестрельного оружия, которое можно использовать в условиях Марса и Луны, российские конструкторы подошли очень серьезно. Если в безвоздушной атмосфере Луны с химическим воспламенением патрона проблем нет (реакция не  зависит от наличия кислорода), то с низкими температурами и проблемой отдачи в условиях низкой гравитации пришлось поработать.

За основу марсианской единицы вооружения была взята штурмовая винтовка А-545 (на базе АЕК-971, придан индекс "Л"(Луна)) с укороченным стволом и откидным прикладом. Но все детали ее сделали композитными, с полезными нанопокрытиями. Основа - сталь, легированная никелем, хромом, титаном и молибденом, сохраняющая свои основные свойства при температурах до 170 градусов Кельвина (около -100°C). На нее нанесен слой фотонных нанокристаллов, обеспечивающих идеальную теплоизоляцию всех элементов конструкции друг от друга. Сверху этот "сэндвич" накрывается микроскопическим слоем органических наносфер из аминокислотных остатков, связанных между собою пептидной связью, что в разы повышает прочность поверхности деталей к истиранию и абразивным воздействиям реголита. В результате получается конструкция из практически "неубиваемых" и отлично термоизолированных элементов. Винтовка из такого композита не боится ни переохлаждения, ни перегрева (до известных пределов, разумеется). И не требующая смазки из-за предельно гладких и прочных поверхностей. Обслуживание такой винтовки заключается в разборке, чистке от пыли и замены деталей, со все же пострадавшим верхним слоем (специальный спектрограф на базе определяет наличие царапин, которые могут существенно снизить эффективность и надежность оружия). Введение в состав металлической части деталей цепочек молекулярного органического сверхпроводника (BETS)2GaCl4 (аббревиатура BETS означает бисэтилендитиотетраселенафульвален) позволил использовать в конструкции винтовки постоянный внутренний подогрев от крайне слабых и крошечных источников энергии.

Известно, что в условиях низкой гравитации отдача огнестрелов может стать большой проблемой. А-545Л исходно имеет сбалансированную автоматику. То есть, подвижной механизм разделен на две части, приблизительно равные по массе, каждая из которых приводится в движение от общего газового двигателя (используется газ, образующийся при выстреле). При стрельбе в земных условиях у такого оружия отдачи практически нет. Это достигается тем, что затворная рама и балансир в момент выстрела движутся в противоположные стороны. Сбалансированная автоматика позволяет значительно повысить точность и кучность стрельбы по сравнению с обычными огнестрелами типа АК. Но на Луне низкая гравитация, поэтому дополнительно на модель А-545Л установлен электрический компенсатор отдачи (по принципу Коваленко-Кошелева-Финка. Конструкторы намеренно отказались от сложных электронных элементов и контроллеров в пользу простоты и доступности ремонта в условиях базы рядовым ее сотрудником без диплома инженера высоких технологий.

Емкий аккумулятор для питания обогрева механизма и ствола, а также работы компенсатора отдачи встроен в незначительно удлиненный магазин винтовки. Его хватает на 20 часов в режиме готовности (без стрельбы) и на обеспечение активности оружия на протяжении полного отстрела содержимого одного магазина (90 патронов). Вместе с магазином автоматически меняется и аккумулятор. Элементы питания позже перезаряжаются на базе. Магазин и полость с аккумулятором изготовлены из того же термостойкого композита, что и остальная винтовка, и в нем тоже осуществляется подогрев через сверхпроводники, поэтому из-за холода потерь емкости источника питания нет. Чтобы винтовка не остывала, требуется только быстро сменять магазины, если аккумулятор садится (об этом извещает простенький диодный индикатор на корпусе).

В конструкции увеличены спусковая скоба и спусковой крючок для удобного использования в перчатках скафандра. В саму правую перчатку скафандра (три пальца и ладонь) встроены тактильные датчики, позволяющие космонавту-стрелку отлично чувствовать курок и вибрации винтовки во время стрельбы (передача ощущений осуществляется специальной программой бортового костюма скафандра). Тугой спусковой крючок и достаточное пространство скобы исключают нежелательное нажатие и непроизвольную стрельбу. Но, конечно, от психологических факторов стрелка никто не защищен, человек с перепугу может начать палить бездумно. Конструкция скобы и курка позволяют только исключить случайное открытие огня.

Приклад складывается вправо и удерживается не силой пружины, как на исходной модели, а специальной защелкой. В боевом положении приклад фиксируется специальным подпружиненным штифтом. Звук выстрела ощутимо громче, но в звукоизолированных скафандрах это не проблема. Важно помнить в том, что от плеча стрелять на Луне не рекомендуется из-за высокого риска опрокидывания стрелка в скафандре в результате отдачи. А встать на Луне в скафандре без посторонней помощи сложно. Разобрать и собирать А-545Л сложнее, чем его земные аналоги, это требует сноровки и специальной подготовки.

Если сравнивать винтовки астронавтов с американской базы и А-545Л, то первые однозначно проигрывают. Во-первых по режиму ведения огня: у американцев стволы только одиночными и по три стреляют, тогда как российские свободно ведут полноценный автоматический огонь на поверхности Луны. Во-вторых, по сумме использования нестандартных технологий для ручного вооружения (что делает образцы такого вооружения баснословно дорогими). И по объему магазинов. В отличие от марсанской модели (А-545М) лунная имеет меньший срок службы в условиях активного использования - по причине все же далекой от совершенства регулировки температуры ствола во время стрельбы. При автоматической стрельбе длительностью более 30 секунд рекомендуется делать перерыв для уравнивания температур и охлаждения. Самые частые проблемы - искривление свола из-за неравномерного нагрева, появление трещин вследствие перепада температур.

Параметры винтовки А-545Л.

База: АЕК-971, А-545
Масса, кг: 4,6 (с полным магазином, в земных условиях, на Луне - около 1 кг.)
Длина, мм: 560/220 (с разложенным/сложенным прикладом)
Калибр, мм: 5,56×45 мм
Скорострельность, выстрелов/мин: 900
Начальная скорость пули, м/с: 880 (в земных условиях, на Марсе вдвое выше)
Прицельная дальность, м: 500 (на Луне - 10-12 км)
Максимальная дальность, м: 1000 (на Луне - практически бесконечна)
Вид боепитания: коробчатый магазин на 90 патронов.
Обвес (может варьироваться): оптические, коллиматорные и электронные прицелы (с подключением к бортовому компьютеру скафандра), прицелы ночного видения, фонари, лазерные целеуказатели, сошки. 
Патрон: малоимпульсный промежуточный. Описание

Пистолет ПМБЛ (Пистолет Многопульного Боеприпаса для Луны)
(в обиходе - "Пумба")

Вид и конструкция ПМБЛ (справа) по сравнению с конструкцией обычного пистолета.

Российский аналог образца гладкоствольного личного оружия, на основе принципов системы залпового огня и многопульных боеприпасов, способного достигать очень высокой скорострельности, но не имеет при этом каких-либо движущихся частей. Принцип был официально изобретен австралийцем Майклом О'Дуайером и реализован в прототипах вооружений его компанией ""Metal Storm" в конце XX-начале XXI веков. К слову сказать, идеи многопульных боеприпасов разрабатывались в СССР еще в 60-х годах XX века. Но от них отказались ввиду малой эффективности в бою, низкой дальности и кучности. Однако для "марсианского пистолета" идея подошла. В условиях низкой гравитации ПМБЛ показал себя очень неплохо как оружие самообороны и ближнего боя.

Представляет собой один ствол, заряженный связкой боеприпасов, которая содержит около 15 комплектов выстрела. Каждый снаряд в связке комплектуется метательным зарядом и поочередно выстреливается с помощью электрической цепи поджига (напомню, что для химического горения окислителя и окисляемого кислород не нужен). Поскольку в системе нет взаимодействующих движущихся частей и не используются гильзы, которые необходимо выбрасывать, боеприпасы можно выстреливать практически непрерывным потоком. При этом темп стрельбы определяется лишь временем, которое требуется для понижения до безопасного уровня давления в стволе после предыдущего выстрела. Темп стрельбы такого оружия может достигать 45000 выстрелов в минуту на ствол при условии бесперебойной зарядки.

Так же, как и в австралийском образце, российский стреляет пулями с твердотельными метательными зарядами, скомпонованными в единую обойму на 15 выстрелов. Смена обоймы производится откидыванием затвора и загрузкой обоймы прямо в ствол. Внутри  ствола на диэлектрической полосе-подложке размещены запальные электроды, которые поочередно активируют запалы зарядов. Сами заряды с пулями покрыты диэлектрической, быстро разрушаемой оболочкой с кольцом проводника, который совпадает в стволе с электродом. Система имеет два режима стрельбы - одиночными (когда стрелок сам нажатием курка активирует каждый заряд по очереди) зарядами и автоматический огонь (когда вся обойма активируется в автоматическом режиме с нужной задержкой для понижения до безопасного уровня давления газов в стволе после предыдущего выстрела). В рукоятке размещена миниатюрная встроенная электронная система с индикаторным ЖК-экраном для управления запалами и режимами, а также сменный аккумулятор, который дополнительно поддерживает и обогрев ствола (чтобы уравновешивать разницу температур внутри него и снаружи). Но обогрев - это мера предосторожности только для условий Луны, так как стендовые испытания в земных условиях показали, что температура ствола после производства очереди из 15 выстрелов с темпом 45000 выстр./мин возрастает всего на 3,5°С, что делает этот пистолет лучшим оружием в условиях Луны. Каждый метательный заряд сгорает в новом месте, что существенно снижает риск перегрева ствола. Откидывающийся затвор снабжен компенсатором отдачи, который в условиях низкой гравитации очень актуален.

Обоймы на базе изготавливаются и снаряжаются с помощью небольшого специального станка. В ячеистой форме 15 пуль помещаются в твердотельные заряды, затем загружаются в цилиндр-обойму и выкладываются в ряд через стальные прокладки диаметром 3,5 мм (с учетом различного положения в связке, чтобы положение каждой пули в связке относительно канала ствола не влияла на её внешнюю баллистику). Потом вся обойма заливается специальным компаундом, чтобы держать цилиндрическую форму. Пули могут быть двух видов - стандартные (5,56 мм, как и у А-545Л) и оперенные.

Оперенные пули

Оба вида можно изготавливать из подходящих металлов на том же станке. В бою стрелку остается только достать из кармана собранную обойму, вставить в ствол пистолета и приступить к стрельбе. Основа прежней обоймы (компаунд, подложка и прокладки) выгорает вместе с зарядами, поэтому нет нужды что-то выбрасывать из ствола во время смены обоймы. Но, разумеется, чистить такой ствол надо регулярно при ежедневном применении.

Боевой нож "Взмах-1" (серия "Каратель")

Описание деталей

1. Клинок
2. Рукоятка
3. Острие клинка
4. Лезвие
5. Гладкая заточка
6. Серрейторная заточка
7. Обратная заточка
8. Спуски
9. Ребро жесткости
10. Обух
11. Пята клинка
12. Голомень (боковина клинка)
13. Дол
14. Крестовина (ограничитель, гарда)
15. Спинка рукояти
16. Брюшко рукояти
17. Головка рукояти
18. Отверстие для темляка

Ножи серии "Каратель" выпускаются в двух модификациях - «ВЗМАХ-1» и «Маэстро». «ВЗМАХ-1» отличается в корневой части серейторной заточки, а «Маэстро» - серейторной заточкой сверху, типом ножен и типом финишной обработки клинка (антибликовой, черной или камуфляжной).
Гарда двухсторонняя. Широкий клинок удобен для копания и позволяет, при необходимости, использовать нож в качестве дополнительной опоры на склонах с сыпучим грунтом. Режущая часть лезвия имеет серповидную впадину, позволяющую увеличить длину режущей кромки при сохранении линейных размеров. Нож комплектуется ножнами из качественной кожи или авизента, позволяющими крепить его на руке, ноге, ремне и элементах боевой или походной экипировки. Нож «ВЗМАХ-1» официально принят на вооружение спецназа РФ.

Характеристики:

Общая длина, мм - 285
Длина клинка, мм - 160
Наибольшая ширина клинка, мм - 39
Толщина обуха, мм - 6
Длина рукояти, мм - 130
Ширина рукояти (в ср.части), мм - 35
Толщина рукояти (в ср.части), мм - 25
Твердость клинка, HRS - 56-58
Материал клинка - сталь 50Х14МФ, 95Х18, ЭП853

Взрывчатка

На складах базы также имеется большой запас промышленной взрывчатки в разных видах - монолитная, порошковая и пластичная (общий вес - 250 кг). Вся взрывчатка - бризантная (требующая иницирущих взрывчатых веществ). К ним имеются и пиротехнические патроны. Все это можно применять в качестве оружия, но исходно предназначено для строительства и расширения подземной части базы (подготовка котлованов, разрушение скальных пород, производство стройматериалов, вскрышные работы, сварка взрывом, импульсная обработка металлов, упрочнение взрывом, резание взрывом и прочее). Так как в настоящее время расширения базы не требуется, вся взрывчатка лежит себе на складе.

Для удобства расчетов взрывов примем для любой взрывчатки на базе тротиловый эквивалент 1:1 (1 килограмм ТНТ = 4,184·106 Дж).

К взрывчатке имеются на складе инициирующие заряды с временной задержкой, а также кабельные и беспроводные электронные системы, позволяющие совершать дистанционно точно направленные взрывы любого числа зарядов. Обращаться со взрывчаткой умеют несколько обученных специалистов на станции (имеющие квалификацию саперов). Но их услуги в настоящее время пока не требуются.

В условиях Луны были протестированы и приняты на вооружение экспедиции один вид оружия (HK G11), ввиду присутствия на планете потенциального противника. Почти полное отсутствие атмосферы и низкая гравитация оказались просто раем для мелкокалиберных патронов. Разумеется, серийные модели модифицировали для использования в условиях низких температур и значительных ее перепадах и снабдили компенсатором отдачи (усовершенствованный принцип дульного тормоза реактивного действия). В частности, применили сплав алюминия, титана и меди, никеля, хрома-марганца и хрома-никеля-марганца, сохраняющий свои свойства при температурах до 77 градусов Кельвина(-196°C). Также добавили осеребрение корпуса (для дополнительного выравнивания температур), чехол термохимического обогрева механизма и ствола (активируется перед выходом на поверхность вытягиванием специального шнура, происходит смешивание химических веществ внутри чехла). Термохимический кокон многоразовый, съемный, с возможностью восстановления функций обогрева (в концепции применен принцип действия чехлов для обогрева видеокамер и термохимических медицинских грелок).  Параметры винтовки улучшили, но от осечек из-за низких температур так толком и не избавились. Ночью, когда температура на поверхности Луны падает до −160°C, обогрева хватит максимум на час. При дневных температурах до +120°C обогрева обычно не требуется, и тогда термочехол работает как защитный слой, не позволяющий оружию перегреваться на солнце.

Но некоторые задачи конструкторам не удалось решить:
1. Скафандр, имеющий эффективную защиту от микрометеоритов (титаново-никелевый спандекс, в частности), очень сложно пробить пулей. А скорость микрометеоритов - это от 11 до 72 км/с (тогда как начальная скорость пули HK G11 - 930—960 м/с), и крайне разреженная атмосфера Луны их фактически не тормозит. При стрельбе из винтовки по скафандру вероятнее размозжение тканей и костей под костюмом без нарушения его целостности и герметичности, нежели пробивание насквозь (но оно возможно, конечно).
2. Автоматический огонь при температурах ниже 50°C очень проблематичен, потому что никакие сплавы таких перепадов температур не выдержат в течение даже нескольких секунд. А на Луне ночью и в тени -160°C. Высока вероятность заклинивания пули в стволе, его искривления и разрыва самого ствола (с риском нанесения серьезных повреждений стрелку). Поэтому огнестрельное оружие на Луне может стрелять только одиночными выстрелами. С термочехлом - максимум по три выстрела. Но в условиях базы (воздух и земное атмосферное давление) штурмовые винтовки стреляют идеально. На HK G11 был установлен нестандартная система переключения режимов ведения огня - он автоматически блокирует режим автоматического огня, если винтовка оказывается на поверхности (специальные датчики регистрируют характерные изменения температуры ствола и отключают). Поэтому даже случайно астронавт не может переключить режим в это положение. Доступные режимы на поверхности: полная блокировка (предохранитель), стрельба одиночными выстрелами и очередями по три выстрела.

Штурмовые винтовки HK G11 и HK G11K2, безгильзовыми патронами DM11 4.7x33 и магазинами по 50 патронов - всего 25 стволов, 100 магазинов и 60 000 патронов. Есть комплекты обвеса к винтовкам: оптические прицелы (для дальности стрельбы 1600-2000 м),  тепловизоров, лазеров подсветки целей, фонарей. В ствол встроен откидывающийся, остро заточенный штык-нож. Учитывая, что в случае возникновения боя на поверхности достаточно просто разок продырявить скафандр противника, много боезапаса и не надо. Нос тоит помнить и о высокой прочности скафандра, который в состоянии даже микрометеориты удерживать. Поэтому штык-нож - это, скорее, приблуда для самоуспокоения и самообмана. Возможность проникновения врага внутрь станции рассматривалась как маловероятная, однако именно уверенность в этом и подвела американцев, когда боцы НОАК захватили станцию.

без термочехла

в термочехле

размеры для визуальной оценки

Тактические ножи из бета-титанового сплава, состоящего на 75% из титана и на 25% из алюминия, ванадия, хрома и молибдена (твердость клинка по шкале Рокуэлла - 47 единиц (47HRс)). Предназначены для разрезания деталей скафандра и ремней для быстрого освобождения от них. Главная ценность такого сплава - стойкость к низким температурам и к ее перепадам.

Стандартное мачете, входящее в комплект выживания любого астронавта (на Луне вещь совершенно бесполезная, разве что колбасу мороженую легко можно рубить)

На складах "Moonbase"имеется небольшой запас промышленной взрывчатки в разных видах - монолитная, порошковая и пластичная (общий вес - 120 кг). Вся взрывчатка - бризантная (требующая иницирущих взрывчатых веществ). К ним имеются и пиротехнические патроны. Все это можно применять в качестве оружия, но исходно предназначено для научных экспериментов и осталось со времен строительства базы (подготовка котлованов, разрушение скальных пород, производство измельченного щебня для использования в качестве стройматериалов, сварка взрывом, импульсная обработка металлов, упрочнение взрывом, резание взрывом и прочее). Для удобства расчетов взрывов примем для любой взрывчатки на базе тротиловый эквивалент 1:1 (1 килограмм ТНТ = 4,184·106 Дж).
К взрывчатке имеются на складе инициирующие заряды с временной задержкой, а также кабельные и беспроводные электронные системы, позволяющие совершать дистанционно точно направленные взрывы любого числа зарядов. Курс обучения работы с промышленной взрывчаткой проходят все военные и часть гражданского персонала американской станции.

Китайские штурмовые винтовки для Луны были разработаны на базе стандартного QBZ-95BM – укороченного карабина, предназначенного для вооружения бойцов спецназа и ВМФ.

Базовая модель  

Его утяжелили для использования на Луне, короткий ствол сделали более толстым, с уникальной нарезкой, учитывающей стрельбу в условиях отсутвия атмосферы. Корпус и ствол сверху покрыты слоем меди (подогнанным методом диффузной сварки) для достижения более равномерного расспределения тепла во время стрельбы. На медь гальваническим способом нанесен тонкий слой серебра, усиливающий эффект уравнивания температур. И уже снаружи винтовка и магазины покрыты диэлектрическим защитным слоем из полимеров и керамики. Ручка оставлена одна, удлиннена для более удобного хвата в перчатке скафандра. Спусковой крючок заменен на тугую кнопку на передней части ручки. Имеется лазерный прицел и ручка для переноса. Установлен компенсатор отдачи, но все равно сила отдачи на Луне очень ощущается. Поэтому, во избежание выскальзывания из рук винтовка снабжена двумя тросиками для крепления оружия к скафандру и к запястью. Приклад модифицирован в специальный грудной упор, который исключает опрокидывание стрелка во время выстрела.

QBZ-95BM

Калибр, мм - 5.8x42 DBP87
Длина, мм - 609
Длина ствола, мм - 369
Вес, кг - 6, 8 кг (на Земле, на Луне -  чуть больше килограмма)
Магазин, кол. патронов - 30
Эффективная дальность стрельбы, м - 300 - 500 (на Земле, на Луне - 2,5-3 км)
Темп стрельбы, выстр/мин - 650

Револьвер Zhen ("Жень" - жало осы (кит.)).

За основу лунного вооружения типа "second weapon" была взята схема "перевернутого" револьвера, где ударник расположен непосредственно под шпилькой нижнего патрона, а рукоятка смещена вперед. Ствол, таким образом, оказывается ниже оси барабана, что приводит к нескольким достоинствам: сведено до минимума плечо отдачи, лучшая сбалансированость оружия, длина полезных, рабочих частей (имеется в виду длина ствола, образуемая суммой длин канала, патронника и казенника, то есть дна ствола) равна общей длине всего оружия. Прообразом Zhen стал специальный охотничий перевернутый револьвер "Марс", разработанный в конце XX века тульскими оружейниками как оружие самообороны космонавтов. Тогда он не был принят на вооружение космическим ведомством, но принципом заинтересовались китайские производители, когда представители Поднебесной начали обживать Луну. Советский "Марс" был доработан и усовершенствован, превратившись в Zhen.
В настоящее время это основное личное оружие космических сил НОАК, предназначен для борьбы с живой силой. Это 6-тимиллиметровый семизарядный револьвер, перезарядка осуществляется сменой барабана (боекомплект - 2 барабана). Оружие приспособлено для работы в скафандре: предохранители - спусковая кнопка увеличена, удалена скоба перед ней, предохранителы - кнопки на задней стороне ручки и под стовлом. Целик регулируемый, для стрельбы на большие дальности. На оружии может закрепляться фонарь, лазерный прицел, оптико-электронный прицел с режимом ночного видения. Регулируемое цифровое увеличение, баллистический вычислитель. Электронный обвес может сопрягаться с бортовыми системами скафандра, чтобы данные о состоянии револьвера и параметры стрельбы выводились на HUD-монитор на стекле шлема тайконавта. Револьвер утяжелен для использования в условиях Луны. Несмотря на конструктивное снижение отдачи, она очень ощутимая на Луне.
Термозащита у Zhen незначительная - слой меди, нанесенный электрогальваническим способом, для укрвнивания температур в стволе во время выстрела, и тонкий полимерный диэлектрик. То есть, оружие недолговечно, рассчитанное на использование двух барабанов. Но в конструкции применена модульная схема, позволяющая быстро заменять вышедшие из строя детали на новые.
Револьвер неэффективен при стрельбе по скафандру (не пробьет), но может выводить из строя элементы его жизнеобеспечения. Внутри строений применять не рекомендуется, но мелкий калбир снижает риск повреждения стен строений, если они укреплены. Поэтому в крайнем случае, можно применять на свой страх и риск.

Калибр - 6, 35 мм 
Длина - 186 мм
Вес - 3 кг ( на Земле, специально утяжелен, на Луне вес будет - 500 г)
Емкость магазина - 7 патронов.

Taser Raysun Х-3 китайской компании Jiun An Technology Со относится к классу нелетального оружия ДЭШО (дистанционное электрошоковое оружие), беспроводного типа.

Отстреливаемый сжатым воздухом электрокартридж представляет собой миниатюрный автономный электрошокер, с электродами, источником питания (мощный конденсатор), миниатюрным умножителем напряжения и импульсным трансформатором. Электроды цепляются за жертву и «бьют» её несколько секунд. Мощность  регулируемая - от 6 до 30 Вт, 50 000 вольт. Частота следования импульсов - 100 Гц. Два режима действия - EMD и SP. Встроенная в рукоятку карта памяти фиксирует время выстрела. Лазерный прицел включается после снятия  оружия с предохранителя. Двух обычных батареек хватает на 100000 разрядов. Картридж с двумя электродами выстреливается зарядом сжатого азота. Электрический сигнал называемый T-waves («т-волны»), проходя через тело жертвы, вызывает паралич нервной системы. Независимо от того, в какую часть попал картридж, объект падает на землю и некоторое время остаётся полностью обездвиженным. Цифровой импульсный контроллер (DPC) с прерыванием разряда через 10 секунд. Угол разлёта электродов при выстреле 8°. Размер - 18,52 см х 8,2 см х 3,3 см (с картриджем), вес - 204,12 грамм. Дисплей с указателем уровня заряда батареи, яркая диодная подсветка противника.

Предназначен для использования внутри баз в нормальной воздушной среде (параметры даны для температуры окружающей среды не ниже 22°C). Против скафандра неэффективен.

Справка о режимах:

EMD — «Electro-Muscular Disraption» («электромускульное нарушение»).Тут ток специально подобранной конфигурации парализует объект. Поражённый противник теряет способность двигаться и падает. Недостаток один — эффект парализации проходит сразу после того, как оружие прекращает свое действие. Зато действует оно моментально и на всех без исключения.

SP (Shaped Pulse, «фигурный импульс») служит для пробивания одежды. Эта технология разработана специалистами специально для «героев»,которые думают, что раз на них кожаная куртка, то им и шокер нипочем. В её основу положен эффект  "предионизации», когда перед основным разрядом шокер посылает короткую искру малого тока, но очень высокого напряжения.Она ионизирует на своём пути материал и превращает его на некоторое время из изолятора в хороший проводник. В результате шокер с эффектом SP легко пробивает одежду толщиной до 5 см.

Отстреливаемый картридж

Кроме электрошоковых могут быть использованы картриджи травматического, светозвукового, слезоточивого действия.

Способ ношения

Min Sheng

Тактический нож Min Sheng - простое, удобное, прочное и эффективное оружие в своем классе. Изготавливается из высококачественной ламинированной стали (пакетная сталь из нескольких слоев, с твердым сердечником и более мягкими, стойкими к коррозии обкладками), стойкие к низким температурам, обладают прекрасными режущими свойствами, огромной прочностью и износостойкостью. Двусторонняя заточка клинка, чрезвычайно прочное острие, способное выдерживать очень большие нагрузки (сильным ударом вполне можно пробить наскозь лист стали толщиной до 3 мм). Вкупе с этим хорошая балансировка позволяет успешно применять нож Min Sheng как метательный.

длина общая: 240мм
длина клинка: 100мм
ширина клинка наибольшая: 24.5мм
толщина обуха: 4мм
материал рукояти: титан, керамика
Твердость :59-60HR

Кроме промышленной взрывчатки (см. описание аналогичной в запасах РФ и США), на станции "Юй-Лун" есть небольшой запас осколочных гранат. Но в силу того, что пользоваться ими на поверхности Луны или внутри баз крайне опасно (см. статью в начале поста), то они просто лежат себе на складе. И не факт, что будут использованы когда-нибудь. Зато имеется значительный запас газовых и светошумовых гранат, которые широко использовались во время захвата американской и российской станций. Гранаты для Луны произведены специфической конструкции, чтобы не происходила их детонация и разрушение из-за перепадов давления. Но перепады температуры на поверхности могут вывести их из строя до применения.
В настоящее время на территории близ станции "Юй-Лун" проводятся испытания экспериментальных управляемых мин. Этот боевой элемент системы непосредственной обороны, представляет собой заряд на управляемой турели. В дежурном положении скрыт в лунке под слоем грунта, в боевом – поднимается и разворачивается в сторону цели. Может быть кумулятивным, метающим  ударное ядро или картечным (мортирка). Так же такие боевые  элементы могут применяться в варианте инженерных зарядов с ручной установкой и подрывом по проводам. Испытания подтвердили, что система частенько сбоит и выходит из строя под действием перепадов температур, но примерно 30% все же срабатывают, как надо. После захвата станций РФ и США на подступах к базе "Юй-Лун" размещено два минных поля с 20-ю скрытыми турелями, с чувствительными сейсмодатчиками. Тропа между минными полями известна только военнослужащим базы "Юй-Лун".
Огнестрельные автоматические турели имеются и на объектах станции "Юй-Лун" вблизи входов в нее. Они стационарные, максимально защищены от перепадов температур, но от сбоев не гарантированы. Потому что нет идеальной защиты ни для какого вооружения на поверхности Луны. Турели ежедневно проверяются, неполадки устраняются, вышедшие из строя модули заменяются, но все равно гарантий стабильной работы нет. Правда, пока и угрозы извне базе не было, и не было нужды в обороне такого рода. Калибр турелей - 15 мм (как у авиационного пулемета), скорострельность - 600 выстрелов/мин, дальность фактически не ограничена.

Так как на Луне аэродинамическая стабилизация снаряда (пули) невозможна, то на турели вынужденно ставят нарезные стволы. А они имеют меньшую живучесть и допустимые давления, нежели гладкий, что ограничивает энергетику оружия. Таким образом, идеальное прицеливание невозможно. В режиме ожидания турели скрыты в нишах, где они защищены от перепадов температур на поверхности. Выдвигаются наружу только при включении режима тревоги или команды с главного пульта базы. Если держать турели снаружи постоянно, то они быстро выйдут из строя, и будут постоянно требовать ремонта или замены деталей.

Во время строительства базы "Юй-Лун" были предусмотрены две пусковые шахты многоразового использования для ракет. Так как производство специальных ракет для условий Луны и доставка такого рода оружия сопряжена с большими сложностями и высокой стоимостью, то их у китайцев на Луне немного.

Стратегическая орбитальная ракета (СОР) - 2 единицы).

Предназначена для поражения наземных и космических целей. Программируемая. После старта набирает первую космическую скорость, отделяет ложные цели и летит как искусственный спутник Луны. при подходе к цели корректирует свое положение, разгоняется до больших (боевых) скоростей и приводит в действие боевой блок. Боевой блок может содержать шрапнель для поражения наземных целей. Стержневой блок разводит массивные стержни для поражения подземных объектов. Если производится атака на какую-то небольшую лунную базу, то она будет практически разрушена один ударом.

Многоцелевая ракета (МР) - 4 единицы

Предназначена для поражения наземных и космических целей. Вертикально стартует, осуществляет разворот на цель. Управляется по радио, поэтому необходима либо поддержка спутников связи, либо стационарных ретрансляторов сигнала на поверхности. Разгоняется до боевой скорости и разводит шрапнель. Подскок в начале пуска позволяет поражать цели находящиеся за горизонтом.   

Таким образом, у Китая на Луне имеется 6 ракет, способных одним ударом уничтожить станцию США, например, либо нанести существенный урон (процентов на 20) станции "Надежда".

Еще в феврале 2010 года NASA представило проект под названием «Аватары», который был реализован сперва на МКС, а потом и на Луне (андроид Robonaut). Суть его заключалась в обслуживании орбитальных станций роботами, а также в организации экспедиций на Луну и Марс с участием роботов-аватаров (представляющих собой устройство телеприсутствия) вместо людей. В этом случае инженеры, занимающиеся организацией полета, избавляют себя от необходимости использования важных систем жизнеобеспечения, и, благодаря этому, используется менее сложный и дорогой космический корабль.

Для управления роботами эксперты NASA предлагали использовать высокотехнологичные костюмы дистанционного присутствия (наподобие костюма виртуальной реальности). Один и тот же костюм могут «надевать» несколько специалистов из разных областей науки поочередно. К примеру, в ходе изучения особенностей лунной поверхности, управлять «аватаром» может геолог, а затем в костюм телеприсутствия облачается физик. В результате робот получает возможность выполнять множество необходимых функций, которые невозможно заложить программно.

"Надежда" - самый крупный промышленный комплекс на Луне. Почти полностью автоматизирован, и работа его ведется 24 часа в сутки только благодаря промышленным роботам российского и  китайского производства. Их привозили по частям и собирали уже на Луне. Ремонтом занимаются роботы помельче и "поумней", и их тоже целая армия. Но и инженеры станции "Надежда" без работы не сидят, потому что постоянно требуется ремонт и профилактика огромному количеству интеллектуального оборудования, занятого в добыче и переработке полезных ископаемых из грунта.
Уборкой на станции занимаются небольшие роботы. Однако, учитывая размеры русской базы, не везде и не всегда вовремя поспевают. Роботов-уборщиков обычно не хватает, поэтому периодически на "Надежде" объявляют субботники для проведения мытья и чистки "углов". Также автоматические системы задействованы в уходе за оранжереями. Имеются и десяток андроидов для разных нужд. Все они с поддержкой функций "аватар" и созданы одним производителем. Для управления роботами в режиме телеприсутствия оператор надевает УКТ-3 (задающее устройство копирующего типа), состоящее из ременной системы,  небольшого ранца с аккумулятором, вирутальных очков, электронных перчаток и аналога рук робота в виде легкой рамы. В нем движения человека точно передаются машине. То, что происходит непосредственно перед роботом, оператор видит через камеры, установленные в «голове» андроида.

На базе "Надежда" работают три модели андроидов - SAR-410 (Андронавт, 3 штуки), AR-620 (2 штуки) и MR-407 (5 штук).

Демонстрация внешнего вида и возможностей этих андроидов в период их создания (представлены классы роботов AR-600, SAR-400 и MR-400)

Сравнение внешнего  вида андроидов SAR-400 и AR-600

Все российские андроиды, рабтающие на Луне, произведены одним предприятием (НПО "Андроидная техника"), поэтому нижние их части унифицированы - могут подсоединяться к любой модели. Имеется несколько вариантов систем для передвижения андроидов:

- платформа на роликах для перемещений  по станции. Специальное устройство на днище позволяет преодолевать пороги и прочие препятствия не выше 20 см.
- вездеходная колесная платформа для перемещений на поверхности Луны.
- ноги с гироскопической установкой для перемещений в режиме шагохода (внутри базы, по лестницам и пересеченной местности снаружи).
- одна многошарнирная нога с захватом для перемещений по поверхностям орбитальных станций, либо по скобам в стенах и потолке.

Роботы, которые работают на поверхности Луны, имеют специальные дополнительные защитные корпуса и/или термочехлы.

Робот создан российской компанией «Андроид Роботикс» (НПО «Андроидная техника») по заказу ЦНИИмаш в 2012 году специально для работы в космосе. Тогда он назывался SAR-400. Изначально был только роботом телеприсутствия (аватар), причем с легким костюмом для управления, не требующим тяжелого и громоздкого экзоскелета (в отличие от американских образцов). На базе SAR-400 были разработаны военный андроид и многофункциональная модель "Спасатель". В прототипах SAR ходил долго, лет семь, не давая полных результатов, которых о него ждали. «Андроид Роботикс» обновил команду конструкторов, провел несколько технических конкурсов на лучшие усовершенствования для андроида. После чего работа над ним сдвинулась с мертвой точки, и вскоре SAR получил статус серийно выпускаемой модели для армии, МЧС и космических проектов. С космосом долго дело шло, пока другие модели SAR на Земле уже пополнили военизированные структуры. На Луну андроида отправили только в 2024-м, моделью 407. И потребовались усовершенствования для полноценной и стабильной работе тут.
Нынешняя модель - SAR-410 - отличный помощник людей вне Земли, с огромным функционалом и набитый нужными программами под завязку. Андронавт получил полезные элементы и от других моделей, в частности, "Спасателя". Роботом по-прежнему может управлять оператор, но нужда в этом нечасто возникала, так как загрузка новых программ и характеристики SAR-410 позволяли ему большинство работ выполнять самостоятельно, без помощи человека.

По своим интеллектуальным возможностям в общем Андронавт уступает американским, европейским и китайским космическим роботам. Он, безусловно, проще по конструкции, и от этого надежней. По сравнению с зарубежными аналогами, лучше защищен от жестких условий Луны и открытого космоса, поэтому удобен эксплуатации. Планировалось отправить нескольких специально подготовленных роботов и на Марс, но не успели - помешала война.

Андроид сможет осуществлять ремонт различного оборудования, сбор образцов грунта, их анализ и систематизацию в хранилищах, имеет модуль для поддержания бытовой беседы с людьми. Имеет три основных режима работы - при земной гравитации, при лунной и в невесомости, а также несколько вспомогательных - для экстремальных условий. Термозащита решена внедрением в корпус смарт-сети, которая выравнивает и компенсирует температурный дисбаланс по всей поверхности робота дополнительным обогревом или охлаждением. А стальное покрытие с кевларо-капроновой оболочкой делает его на редкость устойчивым к механическим повреждениям. Андронавт сам определяет среуд вокруг и риски для себя, принимая меры, переключаясь в разные режимы. С такими возможностями он становится незаменимым помощником в аварийных ситуациях, имеет программу для устранения пожаров и их последствий. Уникальные камеры, служащие Андронавту глазами, имеют способность распознавать эмоциональное состояния человека. Робот разговором, а также демонстрацией видеоряда может помочь космонавту решить некоторые психологические проблемы.

Руки робота (захватные узлы) содержат по пять структурных групп, подобных пальцам человека. Звенья каждой структурной группы оснащены индивидуальными приводами. Надежный захват позволяет удерживать объекты сложной формы с переменным положением центра тяжести, выполнять сложные операции.

Для управления роботом в режиме телеприсутствия оператор надевает УКТ-3 (см. выше).

Масса SAR-410 составляет 184 килограмма (вместе с нижней частью), а поднимать робот способен до 90 кг (везде указан вес на Земле). Встроенная система гироскопов позволяет ему сохранять устойчивость, а также перемещать сложные по конфигурации и балансовым характеристикам объекты.

Подборка видео по функциональным возможностям андродов класса SAR:

https://viyoutube.com/video/cfF8lrV6eVc/-
https://viyoutube.com/video/vyGpa3Juzxc/
https://viyoutube.com/video/LbWd3kSD3b4/-
https://viyoutube.com/video/tBaY35FwA68/-
https://viyoutube.com/video/UPh7uFMLmSw/-

Небольшой андроид ростом 140 см и весом 50 кг. Фактически является удачным аналогом известного робота ASIMO, но с более широким функционалом. Исходно проектировался как социальный робот - для общения или информационной помощи. Но лунную модель усовершенствовали, запрограммировав еще и на ремонт оборудования, учет и систематизацию данных, контроль ряда других интеллектуальных машин.

Но социальные функции тоже сохранились. Поэтому AR-620 может поддерживать довольно сложный разговор, быть переводчиком с разных языков в реальном времени. Умеет играть в массу настольных и логических игр, может выступать справочной голосовой системой, давать уроки гимнастики для людей, выступать их соперником в некоторых спортивных состязаниях. Тембр голоса настраиваемый. Функции речи андроида настолько хороши, что многие обитатели станции "Надежда" не прочь поболтать с ним.

Подборка видео о роботах класса AR-600

http://www.youtube.com/watch?v=e_rO0GQYJG8
http://www.youtube.com/watch?v=ElwX9Ue5Pa8
http://www.youtube.com/watch?v=3bAqwpzGwKA
http://www.youtube.com/watch?v=LgD0d6UCRzU

Этот андроид изначально создавался в рамках оборонных технологий. В частности, как робот-сапер. Поэтому имеет бронированную массивную конструкцию, отлично защищенную от  механических повреждений и значительных температурных скачков. Модель MR-407 позиционируется как роботоризированный комплекс повышенной адаптивности, призванный заменить человека на опасных работах. Как и SAR-410, может действовать в очаге пожара, на поверхности Луны, в разгерметизированных отсеках. Имеет специальные программы для борьбы пожарами, может принимать  решения во время аварий иного рода. Также может выполнять грузовые функции, а точность его действий такова, что ему можно доверять самое хрупкое оборудование. Незаменим в работе с токсичными веществами. Имеет несколько степеней защиты от сбоев.

Робот поддерживает систему «аватар» и управляется стандартным УКТ-3. Во время управления андроидом оператор может передавать через него речь, слышать звуки, отвечать, и, конечно, полноценно действовать его руками, а также контролировать движение. Расстояние передачи радиосигнала от оператора роботу - до 3 км. Если MR-407 находится в зоне действия ретрансляторов (наземных или орбитальных), то дальность управления повышается практически бесконечно. Сам робот полноценной беседы поддерживать не может, но имеет программу голосового обмена командами и докладами

В автономном режиме андроид оснащен системами передачи звука, видеоинформации, потоков данных со своих датчиков и приборов, имеет акустическую систему и техническое зрение, позволяющее распознавать лица людей и предметы. Точность приводов суставов – 65 000 точек на оборот. 56 степеней свободы (голова, руки, торс), 50 степеней свободы только одних рук и пальцев. Автономность работы на одной зарядке аккумулятора – 6 часов. Робот сам в нужный момент прибывает на свою док-станцию и подключается к сети для подзарядки.
Хоть «ноги» для MR-407 есть, но устанавливают их редко. Обычно по станции или на поверхности андроид перемещается на колесных тележках. Чаще всего MR-407 занят в производственном комплексе и на складах, так как имеет высокую грузоподъемность (до 2 т земного веса). Его собственный вес – 3,5 т (львиная доля приходится на толстую броню).

Так как станция чисто научная и небольшая, то и хозяйство на ней маленькое. Не требуется большого количества роботов. И большую часть грузов подобных машин с Земли составляли строительные машины, большинство которых сейчас вышло из строя и валяется кучей неподалеку от станции. Уборкой на базе занимается 6 малых роботов, способных передвигаться как по горизонтальным, так и по вертикальным поверхностям за счет мощных вакуумных насосов. Уборка в общих помещениях производится в автоматическом режиме, обычно ночью, когда большая часть персонала спит. В спальнях убирают утром - через 2 часа после подъема. Сложных андроидов на станции 4 - два Робонавта, одна Валькирия и один Спот.

Робот представляет собой человекоподобную фигуру, голова которой выкрашена золотой краской, а торс — белой. На руках у него по пять пальцев с суставами наподобие человеческих. Машина умеет писать, захватывать и складывать предметы, держать тяжёлые вещи, например, гантель весом 9 кг, выполнять точные мелкие операции. На станции "Moonbase" Робонавты занимаются ремонтом оборудования, учетом на складах, уходом за оранжереей, уборкой, каталогизацией и систематизированием научных данных.

В шлем R2 вмонтированы четыре видеокамеры, благодаря им робот не только ориентируется в пространстве, но и транслирует с них сигналы на мониторы диспетчеров. Также в шлеме находится и инфракрасная камера. Общее число датчиков и сенсоров более 350. Шея робота имеет три степени свободы, а каждая рука, размах которых 244 см – семь. Кисти устройства имеют 12 степеней свободы. Каждый палец выдерживает нагрузку до 2,3 кг.

В "животе" робота находится вычислительный центр, в состав которого входят 38 процессоров PowerPC. Конструкционно робот выполнен в основном из алюминия и стали. Масса Robonaut 2 составляет 220 кг (на Земле), а рост – 2,7 метров (с ногами). На спине робота размещается рюкзак с энергетической системой. Каждая нога робота имеет семь соединений, что позволяет ему передвигаться по поверхностям любой сложности. К захватам на ногах могут прикрепляться массивные стопы для прогулок по поверхности. Система гироскопов контролирует устойчивость машины во время ходьбы и работы.

Версия R2, модифицированная для работы на Луне, имеет термопокрытие и тканевый термочехол, которые позволяет роботу работать не только внутри станции, но и на поверхности. Однако время работы его вне базы ограничено 4-мя часами, так как много энергоресурсов уходит на поддержание бортовых систем и защиту от температурных перепадов. В целом все американские андроиды "нежнее" своих российских аналогов.

Робонавт поддерживает систему "Аватар" и оператор-человек может им пользоваться дистанционно. С помощью этой системы разные специалисты с Земли могут удалённо управлять роботом - «ходить» по поверхности Луны, изучать лунный грунт, настраивать оборудование на станции, оказывать медицинскую помощь астронавтам. Управление роботом с Земли или оператором на станции производится через специальную и довольно громоздкую установку-экзоскелет. Оператор надевает его и шлем виртуальной реальности, получает контроль на роботом, и даже может говорить через него с обитателями лунной станции. Но управление с Земли активно только в то время, пока доступен ретрансляционный спутник. Прежде их было несколько, что обеспечивало непрерывность контакта, но они со временем вышли из строя, а новых не запускалось. Поэтому R2 под контролем с Земли теперь выглядит "сломанной игрушкой", когда он может работать 15-20 минут, а потом столько же стоит неподвижно. А оператор на Земле ждет, когда снова появится возможность установить контакт через спутник (напомню, что время  обращения спутника вокруг Луны - 40 минут). Установка-экзоскелет размещена в одном из отсеков станции "Moonbase", и используется нечасто.

Ноги R2 - съемные. При желании их можно замнять на двухколесную платформу, поддерживаемую гироскопами робота. Один из робонавтов, который редко выходит на поверхность, на станции обычно на такой и ездит. Этим он не так угнетает людей своим ростом. Но второй Робонавт постоянно пользуется ногами, потому ему и поручаются задания, где без них не обойтись.

Робонавт имеет системы распознавания речи, способен поддерживать несложную беседу и голосовой обмен командами и докладами, может передавать дистанционно аудио- и видеоинформацию, а также данные и графики со своих сенсоров.

Несмотря на название и грозный вид, робот не военный (хотя исходно позиционировался именно боевым). Основные программные функции у него сугубо мирные. Прототип был разработан в Космическом центре имени Линдона Джонсона для одного из конкурсов агентства DARPA.  Но позже модифицирован для тяжелой и интеллектуальной работы на Луне. В основе конструкции Валькирии - известный робот ATLAS и кое-какие наработки робота PETMAN, только нынешняя модель, в отличии от них, более совершенна и может работать автономно (на одной зарядке) до 12-ти часов внутри станции и 6-ти часов на поверхности Луны.

Валькирия поддерживает систему "Аватар", поэтому может выполнять функции, которые задаются ее оператором. Управляется с той же установки-экзоскелета, что и Робонавт. В отличие от него, Валькирия менее функциональна, и такой "тонкой ручной" работы выполнять не может, и по стенам-потолку лазать тоже не в состоянии. Но ее руки вполне подходят для стандартного набора движений и действий по ремонту и настройке оборудования.
Всего у Валькирии 44 степени свободы. Ее ноги можно снять, а руки менять местами при необходимости. Количество встроенных датчиков - более пятисот. В голове - видеокамеры плюс LIDAR, другие сенсоры в корпусе (включая сонар), также датчики установлены в предплечьях, коленях и ступнях.

Благодаря хорошей термозащите, специальной системе подогрева и охлаждения Валькирия может находиться на поверхности дольше Робонавта. В ее обязанности входит контроль строительных роботов и сложные работы снаружи станции, требующие выносливости и силы. Поэтому все доступные ей ремонтные работы снаружи выполняет Валькирия.
Главное достоинство этого андроида — в простоте управления. Она способна подчиняться человеку, не имеющему специальных навыков работы со сложной техникой, может управляться голосом.

Известный робот от Boston Dynаmics, разработанный в ряду моделей BigDog, предназначенных для перемещения по пересеченной местности. Можно использовать для разведки и переноски грузов до 300 кг (земного веса). Сам проект разрабатывался для сухопутной армии. Spot - самая мелкая модель. И на лунной станции совершенно бесполезная. Разве что можно верхом одному человеку прокатиться, ноги у машины не подломятся.

Попал Spot на Луну в рамках рекламной кампании производителя. Boston Dynаmics и ее владелец Google захотели иметь свою продукцию на Луне, чтобы козырять этим. Они полностью оплатили один запуск грузового корабля ради этого. NASA пришлось согласиться, чтобы заодно отправить груз необходимых вещей, оборудования и продуктов астронавтам. Так Spot начал бегать с дробным стуком по станции "Moonbase", и Google периодически требует видеосъемок с его участием. Это было оговорено в контракте с NASA. Астронавты снимают робопса, отправляют записи на Землю, потом Спота отключают и держат в углу на складе, выпуская изредка в качестве развлечения - попинать, потолкать, наблюдая а тем, как робот хорошо держится на ногах. Либо чтобы перенести какие-то небольшие грузы, когда заняты или подзаряжаются Робонавты и Валькирия. 

Хотя Спот модифицирован и запрограмирован для перемещений на Луне в условиях низкой гравитации. Но на поверхности его использовать нельзя. Он не защищен для этого от космического холода и перепадов температур.

Специалисты по робототехнике из военного агентства DARPA не раз проводили испытания Спота на военных базах морских пехотинцев, где он проверялся в ходе нескольких смоделированных военными боевых ситуаций. Spot карабкался по каменистым холмам, продирался через лесную чащу и ориентировался в условиях городских улиц. Также робот примерил на себя роль разведчика, изучая обстановку до того, как в здание войдут солдаты.

Одним из ключевых преимуществ робота Spot является возможность управлять им дистанционно без каких-либо проводов. Управление осуществляется с помощью обычного игрового контроллера от приставки Xbox, подключенного к ноутбуку. В то время, как робот исследует потенциально опасную территорию, оператор может находиться от него на расстоянии 150 метров. В робота также встроена функция автопилота, благодаря чему оператору не обязательно нужно руководить каждым его шагом. Spot самостоятельно придерживается заданной траектории и преодолевает препятствия.

Китайцы широко используют роботов-помощников на своей базе. В основном, это уборщики, ремонтники, информационные мобильные системы с блоком для подзарядки личных гаджетов людей. Имеется пара  андроидов для бесед, промышленные роботы - в мастерских, грузовые - на складах, строительные - в гараже или снаружи. Управляются они программно - кодами, ручным вводом задач или голосовыми командами. Но некоторые из них, адаптированные под системы ментального управления, могут управляться и мыслью. Вернее, специфической мозговой электрической активностью человека, которую распознает специальное ПО и позволяет управлять роботами дистанционно.

Управление роботами мысленно (заметка для информации)

Источник - http://hi-news.ru/technology/kitajskie- … otami.html

В военной академии Китая студентов учат использовать гарнитуры, которые расшифровывают мозговую активность и переводят ее в команды для машин. Демонстрация роботов, управляемых силой мысли, прошла в Оборонном научно-техническом университете Народно-освободительной армии. Студенты заставляли машины двигаться в нужном направлении, поворачивать голову, двигать руками и брать со стола различные предметы.

Управление роботами осуществляется через интерфейс мозг — компьютер. На голову оператора одевается специальная шапка с электродами, которые следят за активностью мозга с помощью электроэнцефалографии. Технология мысленного управления роботами была разработана в лаборатории военной академии, которая также занимается послушными дронами.

Сотрудники лаборатории говорят о гражданском назначении технологии. Однако нет никаких гарантий, что она не будет использована в военных целях. Технология, которая пока еще находится в зачаточном состоянии, открывает большие перспективы использования боевых роботов вместо людей. Как сообщает China News со ссылкой на одного из военных инструкторов, на данный момент точность выполнения приказов составляет 70 процентов. Университет также известен своими исследованиями в области информационных войн.

Разумеется, далеко не все роботы на базе "Юй-Лун" снабжены модулями для работы с мысленным управлением в шлеме с датчиками. Их всего 4, и, как сказано в заметке выше, успешность управления - 70%. есть на станции и роботы, управляемые системами "аватар" (указаны ниже в описаниях). Осуществляется управление через российское устройство УКТ-3, купленное китайцами и немного усовершенствованное.

Довольно старая модель японского андроида, купленного CNSA у токийского Национального Института индустриальной науки и технологий. Всего их на станции два, и оба несут социальные функции - запрограммированы для ведения довольно сложных бесед, перевода с иностранных языков в реальном времени, выполнять несложные поручения, быть секретарем, оказывать социальную помощь (принести обед из столовой, передать подарок, стать опорой для больноо во время передвижения). Также может развлекать людей специфическими танцами и электронным, либо записанным пением, что пользуется большим успехом на вечеринках. Разумеется, все речевые функции выполняются на китайском языке. Робот может запоминать любые комбинации движений и слов, показанных ему человеком, поэтому его можно учить танцам, исполнению актерских ролей или подвижным играм, не требующим особой скорости и физической подготовки. Ведь модель старая и имеет ограниченные параметры движений.
HRP-4С - одна из любимых "игрушек" персонала и бойцов базы "Юй-Лун" (прим. - не предназначена для сексуального использования). Ее название читают, как имя - Ашерпи, и робот запрограммирован отзываться на него. Оба робота этой модели работают постоянно в сети, обмениваясь данными друг с другом. Поэтому один робот всегда "знает" все то, что "знает" другой, и где он находится. Все контаты и разговоры записываются HRP-4С и передаются на сервер по вай-фай.

Рост Ашерпи - 158 см, вес - 43 кг (включая аккумулятор). Для более точной имитации движений человека и его мимики андроид обладает 3-мя степенями свободы в руках и бедрах, 3-мя - в шее и 8-мью - на лице.

Андроид Бихар может управляться системой "аватар" через УКТ-3. Всего на станции 6 таких роботов, два из которых имеют аниматронные лица (способные имитировать эмоции). Прототип был создан в 2011 году как робот, играющий в пинг-понг. Эта функция осталась, но сейчас Бихар предназанчен, в основном, для выполнения ремонта и осуществления контроля за коммунальным хозяйством станции "Юй-Лун" - контроль водоснабжения и электросетей, чистка и обслуживание биотуалетов, частично уборка (стены), доставка в умывальни и туалеты необходимых мелочей, мелкий ремонт систем СЖО. 

Робот имеет в общей сложности 43 степеней свободы. Его рост - 170 см, вес - 65 кг. Вне работ Бихар может играть в пинг-понг, выполнять несколько комплексов упражнений тай-цзы-цюань, поддерживать простой разговор с человеком благодаря системам распознавания и синтеза речи. Обычно задания андроиду подаются голосом. Но можно и кодами через сервер.

Бихар имеет четыре камеры и программы высокоскоростной обработки изображений, 32 степени свободы, систему захвата движений человека с обучаемостью через нее. На одной из выставок в прошлом эта модель андроида исполняла для зрителей танец с мечом. Но на базе "Юй-Лун" заниматеся именно обслуживанием внутренних систем жизнеобеспечения.

Бихар с аниматронным лицом

Андроид Нэш - военный бронированный робот. Предназначен для работы на поверхности Луны (до 6-ти часов), имеет для этого необходимую термозащиту. Всего на станции 3 таких робота. Два из них могут управляться мысленно, и все три могут управляться УКТ-3 в режиме "аватар". В этих режимах он может пользоваться и ручным оружием.

Андроид имеет высокую грузоподъемность для своего класса - до 1,5 т (на Земле). Причем на одной руке способен нести до 200 кг. Рост - 1,8 м, вес - 2,5 т (на Земле). В движение его приводят 40 мощных двигателей для разных частей "тела".
В небоевом режиме запрограммирован выполнять строительно-монтажные работы на поверхности, контролировать и производить смену модулей на автоматических юнитах (луноходы, стационарные автоматические станции). Система гироскопов и анализа движений позволяет Нэшу ходить по очень пересеченной местности, преодолевать крутые подъемы и спуски. Стандартная скорость передвижения - 5-10 км/ч, максимальная - 40 км/ч. В автономном режиме управляется голосовыми командами или кодами, переданными по радиосвязи.

Социальный робот Твенди, который используется в обслуживании людей в столовой и лазарете. Разработан в лаборатории Университета Васеда в Сагано, но куплен со всеми правами Китайским национальным космическим агентством. Всего на станции "Юй-Лун" 6 таких андроидов.

Руки имеют 7 степеней свободы, пальцы - 13. Это позволяет андроиду выполнять сложные движения и ловко манипулировать предметами. Андроид имеет высокую степень обучаемости через захват движений и запоминание голосовых команд. Способен распознавать не сложную бытовую человеческую речь, и сам умеет говорить женским голосом, поддерживая вежливую беседу. Торс Твенди имеет 4 степени свободы, что достаточно для того, чтобы   поизводить уборку и побирать с пола предметы. Рост - 1, 5 м, вес - 111 кг. В голове - пара стереокамер. Может распознавать печатный и рукописный текст, читать его вслух. Имеет в памяти план базы и может доставить больног или раненого на руках из любой его точки в лазарет.

Видео испытаний робота:
http://twendyone.com/demomovie2.html
http://twendyone.com/demomovie5.html
http://twendyone.com/demomovie7.html
http://twendyone.com/demomovie6.html

Андроид Джастин разработан в 2009 году Институтом Робототехники и Мехатроники немецкого космического агентства DLR совместно с компанией KUKA (промышленные роботы и манипуляторы). Изначально позиционировался как андроид для работы в космосе. Но для него не нашлось применения у ESA и NASA. Дело в том, что он был сделан как почти "чистый" аватар, с очень небольшим набором автономных функций. И был бы забыт, если б все технологии и права на серийное производство не выкупило CNSA. В Китае много и хорошо поработали над этим андроидом, и в результате получили потрясающе функциональную машину.

Используется она в ремонтных мастерских станции "Юй-Лун", на сборке и разборке аппаратуры, оружия, тонкой настройке и пайке, в ремонте и обслуживании пилотируемых и автоматических луноходов (в ангаре). Не имеет необходимой защиты, чтобы работать на поверхности планеты, поэтому пребывает внутри базы. Всего на базе андроидов Джастин - 5 штук. Все поддерживают управление системой "аватар". Один из них может управляться мысленно на расстоянии до 500 м. 

Имеет колесную платформу и ноги для передвижения (устанавливается нужное). Рост робота на платформе - 1,9 м, на ногах - 2,3 м. Вес верхней части (собственно, самого андроида) - 60 кг. PMD сенсоры и камеры позволяют Джастину самостоятельно осуществлять 3D-реконструкцию окружающей среды и выполнять сложные задачи автономно. Вообще диапазон функций робота огромен - от социальных до самых сложных технических. Перепрофилировать его для конкретных нужд просто - загрузив неоходимое ПО. Также он может передавать изображения, данные с датчиков, текстовую и аудиоинформацию. На кончиках пальцев робота – специальные тактильные датчики. Они указывают оператору в системе "аватар", с какой силой, например, нужно завернуть гайку. Имеет 43 степени свободы рук и самые совершенные на сегодняшний день захватные узлы (кисти и пальцы). Точность и скорость его действий во время работы поражает. Грузоподъемность - 20 кг на каждую руку (земного веса). Таким образом, на Луне он способен поднимать по 1,2 т.

Манипуляторы робота

Ноги робота с системой гироскопов (замена колесной платформы)

Видеоролики о возможностях Джастина в автономном режиме и с системой "аватар".