У нынешних космических роботов-исследователей источником электроэнергии обычно являются солнечных батареи. Солнечные батареи широко используются в космическом пространстве, потому что они относительно дёшевы, надёжны и могут работать очень долгое время. Однако проблема с использованием солнечной энергии состоит в том, что есть места, в которых солнечные батареи не смогут использовать солнечную энергию вообще или не смогут использовать её эффективно. Например, в глубоких лунных кратерах, когда кратер не освещён прямыми солнечными лучами.

Так что же, для исследования таких мест использовать большие дорогие роботов с альтернативным источником электроэнергии — радиоизотопным термоэлектрическим генератором (РТГ)? РТГ хорош тем, что это — полностью автономный источник электроэнергии. Он обеспечивают большую мощность, чем солнечные батареи и будут работать в таком режиме в течение многих десятилетий. Однако РТГ – очень дорогая и крупная по размерам техническая система.

Возможно, вместо РТГ можно всё же использовать бесплатный ресурс прямого солнечного света. Но его необходимо каким-то образом доставить «по назначению»: чтобы он падал на солнечные батареи робота-исследователя. Чтобы превратить, например, «постоянную ночь» в глубоком лунном кратере в «постоянный день». В космосе часто нет разницы между тенью и ночью (идёт ли речь о кратере на Луне, который находится в постоянной тени или глубоком каньоне на Марсе). Основная проблема в том, что такая окружающая среда – «неблагоприятна» для робота, приводимого в действие солнечной энергией. В земных условиях, где есть атмосфера, рассеивающая солнечные лучи, такой резкой границы между тенью и ночью нет.
Группа исследователей, финансируемая НАСА, придумала способ доставить прямой солнечный свет в «неблагоприятную» для роботов окружающую среду, используя мобильные роботизированные зеркала под названием Трансформеры (TransFormers, TFs). Вот как выглядит их концепция:

На художественном рисунке показана группа роботов TransFormer, которые стоят на краю лунного кратера и направляют солнечный свет на исследовательский луноход

На краю глубокого кратера стоят мобильные роботы TFs с гигантскими зеркалами. Они непрерывно регулируют угол поворота и наклона зеркал, чтобы отражать солнечный свет вниз в кратер, который иначе бы находился в тени. Это позволяет луноходу на солнечной энергии работать в кратере. Кроме обеспечения электроэнергией, солнечный свет позволяет луноходу «видеть» (и делать фото и видеосъёмку) и помогает сохранять его теплым. Компьютерное моделирование показало, что можно привести в действие луноход, находящийся в глубоком 10-ти километровом лунном кратере, при помощи роботов TFs, оборудованными зеркалами размером порядка 40-ка метров в диаметре. Даже при небольшой фокусировке солнечного излучения, антенны лунохода получили бы солнечное излучение удельной мощностью 300 ватт на квадратный метр. Этого вполне достаточно чтобы привести в действие такой крупный марсоход, как Curiosity. По тому же принципу TFs можно использовать для освещения солнечных батарей марсохода, работающего в глубоком марсианском каньоне.

TFs сконструированы так, чтобы быть относительно дешевыми. Их зеркала площадью 1,200 квадратных метров складываются в стиле «оригами» что позволяет «упаковать» один робот в пространство объёмом в один кубический метр. Масса одного робота меньше чем 100 кг. По сравнению с РТГ, «полисистема» из нескольких TF была бы значительно дешевле, потому что один РТГ стоит порядка 45 млн. $ США. В отличие от РТГ, TF можно использовать много раз для различных космических миссий.

Когда же эта концепция превратится в реально работающую техническую систему? Во-первых, подобные вещи уже давно хорошо работают на Земле. Отраженный солнечный свет использовался для того, чтобы осветить место рытья тоннелей, расположенное в глубокой долине (в горной местности). Для этого используются большое параболическое зеркало с гелиостатом (прибором, поворачивающим зеркало в нужном направлении).
Внедрение этой технологии в космосе предполагает решение ряда технических проблем. Но НАСА недавно одобрило миссию, названную «Лунная миссия Прожектора» (Lunar Flashlight mission). На лунную орбиту будет выведен миниатюрный спутник, оборудованный сложенным отражателем, который в развёрнутом состоянии будет иметь площадь 80 квадратных метров. Этот отражатель с орбиты спроецирует солнечный свет в затененный лунный кратер.

И, напоследок, мой вопрос к тем, кто интересуется ТРИЗ, Теорией решения изобретательских задач. Какие приёмы устранения технических противоречий были использованы НАСА в концепции роботов-трансформеров?