Под испещрённой кратерами поверхностью Луны скрываются лавовые трубы и глубокие провалы — природные пещеры, способные укрыть будущие базы от космической радиации и экстремальных перепадов температур. Эти подземные структуры считаются одними из самых ценных научных объектов во всей Солнечной системе. Но есть одна проблема: добраться до них чрезвычайно сложно.
Входы в такие пещеры — это крутые, неровные участки с валунами и рыхлым реголитом, лунной пылью, напоминающей по свойствам мелкий абразив. Именно здесь традиционная лунная техника упирается в свои пределы.
Для исследования Луны всё чаще выбирают небольшие роверы. Логика понятна: вместо одной крупной и дорогой машины можно отправить «рой» компактных аппаратов. Даже если часть из них выйдет из строя, миссия продолжится. С крупным ровером такой номер не пройдёт — один отказ, и всё закончено.
Однако у малых роверов есть врождённый недостаток: их колёса. Компактные колёсные модули физически не способны преодолевать препятствия, размеры которых сравнимы с диаметром колеса или превышают его. Камни, обрывы и крутые склоны у входов в лавовые трубы становятся для них непреодолимой преградой.
Колесо без шарниров
Инженеры давно задумывались о колёсах переменного диаметра — таких, которые могли бы увеличиваться при необходимости, а затем снова сжиматься для удобной транспортировки. На Земле это звучит почти банально, но на Луне подобные механизмы сталкиваются с суровой реальностью.
Лунная среда крайне враждебна для подвижных деталей. Мелкая пыль проникает повсюду, а в вакууме оголённые металлические поверхности могут буквально «схватываться» друг с другом — явление, известное как холодная сварка. Обычные шарниры, петли и подшипники в таких условиях быстро выходят из строя.
Выход оказался неожиданным. Команда под руководством профессора Ли Дэ Ёна из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) решила оглянуться в прошлое. Исследователи совместили принципы самонесущих мостов Леонардо да Винчи с техниками оригами — искусства складывания форм без использования жёстких соединений.
В результате появилось колесо, которое трансформируется без единого традиционного механического шарнира.
Инженерная магия в металле
Конструкция основана на упругом металлическом каркасе и тканевых натяжных элементах. Вместо вращающихся соединений — гибкость и упругая деформация. Колесо может изменять диаметр с компактных 230 миллиметров до внушительных 500 миллиметров, то есть более чем в два раза.
Что это даёт на практике? Ровер с такими колёсами сохраняет низкий профиль во время доставки и движения по ровной поверхности, но при выходе на сложный участок «превращается» в машину с проходимостью гораздо более крупного аппарата. Почти как если бы компактный внедорожник на глазах становился вездеходом.
Разработку проверяли всерьёз. Колёса тестировали на искусственном лунном грунте, имитирующем свойства реголита. Они показали отличное сцепление на сыпучих склонах и выдержали удар при падении, эквивалентный падению со 100 метров в условиях лунной гравитации.
Каркас оказался достаточно гибким, чтобы надёжно трансформироваться, и при этом достаточно жёстким, чтобы удерживать вес ровера на рыхлой поверхности. Баланс, который долгое время считался почти недостижимым.
Путь к «лунному наследию»
Доктор Чхэ Гён Сим из Корейского института астрономии и космических наук называет лунные провалы «природным геологическим наследием». Новая технология, по его словам, впервые делает их систематическое исследование реально достижимым.
Не менее важен и температурный фактор. Доктор Чонтхэ Чжан из Корейского аэрокосмического исследовательского института отмечает, что конструкцию оптимизировали с помощью теплового моделирования. Колёса рассчитаны на перепады до 300 °C между лунным днём и ночью — экстремальные условия, которые ломают большинство земных инженерных решений.
Профессор Ли подчёркивает: проблемы связи и энергоснабжения для подповерхностных миссий пока остаются нерешёнными. Но именно такие, на первый взгляд нишевые, инженерные прорывы и определяют, кто станет лидером в будущей гонке за освоение Луны.
Колесо, вдохновлённое чертежами Леонардо да Винчи и искусством оригами, может стать тем самым ключом, который откроет человечеству доступ к загадочному подземному миру нашего ближайшего космического соседа.
Исследование опубликовано в журнале Science Robotics.
