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一日一歩。ただし小惑星時間、の

宇宙機お絵かき改め、空想宇宙機シリーズ

今回は電力を使わずに、小惑星を探検するアクチュエータについて(の妄想)

着陸子機と親機 の2次元絵
ひさしぶりにMSペイントを使った絵を・・・(昔はMSペイント使い)
最近NASAの探査機ドーンが到着した準惑星ベスタ。
送られてきた画像を見ていた。※3 (意外と複雑な地形があるなあ) 

老後は小惑星に住みたい。

とりあえず寝そべって宇宙の広さと、一面のレゴリスとゴツゴツした地表を意識したい。それと良く似たシチュエーションは、たぶん真冬のカチカチに凍った雪原のうえに寝そべり、星を見ていた時みたいな感じだと思っている。

移動手段

この世には無重力ならスラスタ、低重力ならホップ、気体、流体なら気球や翼、惑星重力下なら脚や車輪と、色々な移動方法がある。


「Flesh and Machines」(ロドニー・ブルックス著)(訳書:ブルックスの知能ロボット論)によれば、NASAもロッカーボギー型で有名なローバーを開発するまでは、色々とエピソードがあったようで・・・。


iRobot社の沿革紹介では、6脚歩行ロボットを超小型の防衛用宇宙機※1に載せ、月着陸の模擬試験をした映像が見られる※2。政治的理由で中止されたものの、23キロの小型宇宙機で1キロ未満のローバーを投入する技術が1990年代には存在したようだ。
現在進行形のGoogleのLunar-Xprizeみたいな内容だ。惑星探査車の現代史の分岐点には、多脚ロボットもいたという驚き。


重力天体では車輪型がたぶん一番簡単なので、ローバーというと車輪付きを思い浮かべる。でも小惑星では重力が低いので、ミネルバのようなホップ型などの他の移動法が考えられる。ある程度小さいロボットだと、バッタみたいに跳ねまわるほうが路面に左右されないだろう。

もっと簡単な移動法はないだろうか。

小惑星

小惑星はたいてい自転しており、短い昼と夜がある(長いかもしれないが)

火星以遠とはいえ、日向と日陰の温度差はあるはず。 (最高でもマイナス数十度とかみたいだけど)
この温度差を1サイクルとした、形状記憶合金による脚の駆動はできないだろうか。

尺取虫みたいに、投下したランダーを移動させることができたら面白そうだ。電気的なエネルギーなしで、自転の度に温度差で脚を伸縮させながら少しずつ移動する。レゴリス表面を這いまわりながら、分光器で鉱物マップを作る観測機。

小惑星時間で一日一歩、3日で3センチくらいは進んでほしい。

方向を変えるなら、進行方向に脚を複数個並べて、影を作ればいい。
液晶フィルムを駆動するくらいなら、それほど電気を喰わないだろう。
メカトロ以前のメカニクス的手法。

温度差を得る方法や、熱絶縁などの考慮が必要になりそうだけど、遠い将来訪れた調査隊か探査機が、ランダーの描いた軌跡を発見するかもしれない。ちょっとした芸術的遺構として保存されたりして。


※1 ガ◯ダムでいうビット・・・?
※2 
http://www.irobot.com/uk/explore_irobot/company_history.aspx のrobot lunar explorationをクリックするとビデオが見られる。

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Arduino Nano Everyを試す

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ATmega4809(megaAVR0)を試す

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GPSアンテナをつくる

GPSアンテナを作ってみた。 1575MHzの波長は約19cmなので、半波長で9.5cmとなる。 GHz帯とはいえ、結構長いものだなぁ。 セラミック等の誘電体がなければ、平面アンテナで真面目に半波長アンテナを作ろうとすると手のひらサイズの面積が必要になってしまう。 普通のダイポールだと指向性があるので、交差させてクロスダイポールにする。 屋外地上局のアマチュア衛星用アンテナの設計をそのまま縮小したもの。 水平パターンはややいびつ 92.2mmの真鍮の針金(Φ=0.5mmくらい)を2本用意して、42.3mmで90°に曲げる。 長さの同じ素子同士を並べて配置する。 (全長が半波長より長い素子と短い素子が交差した状態) 片方をアンテナ信号線、もう片方をGNDにつなげば完成。 実際5分くらいでつくったけれど、果たしてどうだろうか。 今回は、道具箱に眠っていた表面実装タイプのMT3339系モジュールに取り付けた。 アンテナはもともと3x1.2mm程度のとても小さいチップアンテナで、 LNAが入っているけど感度が悪かったのでお蔵入りしていた代物。 最近の携帯機器はみなアンテナに厳しい。 さて・・・ クロスダイポール版モジュールをPCでモニタしたウインドウ(左)と、QZ-Rader画面 東側に建物遮蔽があるので、そちら側の衛星はSNが悪い。 とりあえず補足できた衛星数はシミュレーションされたものとほぼおなじだった。 アンテナの角度をいろいろ振って、逆さまにしてもロストすることはなかった。 セラミックのパッチアンテナレベルにはなったかな・・・。 簡単にできてそれなりに測位するけれど、携帯性は皆無になった。 あと、近接周波数の干渉を受けやすいかもしれない。 GPSアンテナのDIY例としては、QFHアンテナもある。 ラジオゾンデなどで使われている例がある。 いつもお世話になっているQFHアンテナ計算シートのサイト https://www.jcoppens.com/ant/qfh/fotos_gps.en.php ヘリカルアンテナは加工精度の難易度が上がるので、今回はクロスダイポールにした。 GNSSとなると、複数の周波数のために調整されているセラミックパッチアンテナが有利だと思う。 セラミックパッチア