Странный Super Ball Bot NASA не похож ни на одного другого робота из всех, когда-либо построенных, — он использует сеть проводов и стержней для передвижения и однажды, возможно, отправится исследовать суровые экзопланеты. История его появления тоже весьма необычна: на создание робота инженеров вдохновили идеи плавающих городов из 60-х годов прошлого века, основанные на той же концепции.

Super Ball, первый натяжной робот NASA

На днях космическое агентство загрузило новое видео со своим Super Ball Bot, который находится в разработке в рамках программы инновационных передовых концептов (Innovative Advanced Concepts) с 2013 года.

Бот использует сеть натянутых кабелей и мощных стержней, чтобы перекатываться по земле, адаптируясь под сложную геометрию и жесткие приземления таким образом, на который не способны традиционные роботы. Это благодаря тому, что его движения контролируются натянутыми проводами, которые позволяют роботу подпрыгивать и реагировать на окружение. И самое главное, легковесный дизайн можно сложить в небольшой пакет и сбросить на поверхность планеты, вроде спутника Сатурна Титан.

Super Ball — это детище Витаса Санспирала, исследователя робототехники, который работает над созданием роботов в отделе разумных систем в Научно-исследовательском центре Эймса при NASA. Внимание Санспирала сосредоточено на тенсегрити-роботах — машинах, которые используют гибридную структуру из натянутых и сжатых элементов. Термин «тенсегрити» придумал в начале 1960-х годах архитектор Ричард Бакминстер Фуллер — и его история весьма и весьма интересна.

Что такое тенсегрити?

Термин тенсегрити (tensegrity) произошел от двух слов tensional integrity, «соединение путем напряжения». В мире есть два основных типа структур: сжимающие (по сути, толкающие) и растягивающие (по сути, тянущие).

В архитектуре большинство зданий функционирует за счет сжатия — их колонны поддерживают вес этажей выше. Но в 1960-х ряд архитекторов начали экспериментировать с материалами натяжения, используя прочную ткань, провода и другие материалы, которые могут растягиваться, создавая структуру.

Один из таких архитекторов, Бакминстер Фуллер, изобретал одни из самых невероятных и новаторских структур того века — из них наиболее известным стал геодезический купол. В 1961 году он опубликовал работу, в которой описал совершенно новый тип структуры: он назвал ее тенсегрити. Она совмещает аспекты сжатия и натяжения с целью создания натянутой сети проводов, в которой существуют также элементы сжатия.

Идея была революционной — прекрасная гибридная структура, которая совмещает лучшие элементы обеих систем. В каком-то смысле и наше собственное тело использует элементы сжатия (кости) и натяжения (мышцы) для создания движения.

Пролетая на облаке 9

Фуллер не тратил время зря, представляя, какие типы зданий и городов можно было бы построить, используя тенсегрити. Среди известных примеров есть «сферические тенсегрити атмосферные исследовательские станции», или «облака девять», которые были городами, построенными в тенсегрити-куполах, использующие эти концепции структур для полета.

Идея простая: вы можете теоретически увеличивать размер геодезического купола, пока он не станет настолько мощным, что начнет выступать как усиленный тенсегрити воздушный шар со слегка нагретым воздухом внутри.

«Геодезическая сфера с диаметром в 0,8 километра будет весить всего одну тысячную от веса воздуха внутри, — объясняет веб-сайт Stuff of Genius. — Если внутренний воздух нагреть с помощью солнечной энергии или просто обычной человеческой активностью внутри, нужен будет сдвиг на 1 градус по Фаренгейту по отношению к внешней температуре, чтобы сфера полетела».

В 2008 году Элизабет Колберт писала:

«Он также вообразил «облака девять» [Cloud Nines], общества, которые живут в чрезвычайно легковесных сферах, покрытых полиэтиленом. По мере того как солнце нагревает воздух внутри, говорил Фуллер, сфера и все здания в ней будут подниматься в воздух, подобно воздушному шару. «Многие тысячи пассажиров могли бы разместиться на облачных структурах диаметром километр и больше», писал он».

Конечно, сам Фуллер признавал сюрреализм концепции Cloud 9. Но тенсегрити в реальной жизни использовалась много раз со времен 60-х, к примеру, в работе скульптора Кевина Снельсона:

Или в мосту Курилпа в Брисбене, Австралия:

Если NASA продолжит разработку Super Ball Bot, однажды этот концепт может отправиться к другим мирам. И как идея летающих городов Фуллера однозначно кажется нам фантастической, так можно относиться и к Super Ball. Но знайте, что идеи Бакминстера о тенсегрити пусть и не приведут к созданию новых миров на Земле, однако вполне могут помочь в освоении новых миров в космосе.