Производство роботов

TL;DR

  • Назначение: Автономные роботы для добычи, логистики, сборки
  • Типы: Краб-М (логистика), Кентавр-М (манипуляция), Крот-М (добыча)
  • Производительность: 5 роботов/день на сборочном стапеле
  • Материалы: >99% местные (Fe, Al, NaS батареи), <1% импорт (чипы электроники)

Обзор

Роботы Gen-2 — это автономные машины, производимые из местных материалов на Меркурии. В отличие от Gen-1 (титановые роботы с Земли), Gen-2 сделаны из стали и алюминия, что делает их тяжелее, но дешевле и ремонтопригоднее.

Три типа роботов

Сравнительная таблица

Класс Масса Материалы Батарея Мощность Назначение
Крот-М ~1500 кг Fe 83% + Al 15% Кабель 10 кВ 30 кВт Добыча реголита
Краб-М ~1000 кг Fe 35% + Al 47% NaS 20 кВтч 10 кВт Логистика, буфер МД
Кентавр-М ~380 кг Fe 22% + Al 63% NaS 5 кВтч + кабель 5 кВт Сборка, обслуживание
Средний ~960 кг Fe 58% + Al 32% — — —

Краб-М (~1000 кг): рама ~800 кг + батарея NaS ~150 кг + актуаторы ~40 кг + корпуса сенсоров ~20 кг + электроника (чипы) ~0.5 кг ≈ 1010 кг. Крот-М: кабель-барабан 50 м, сечение 50 мм² Al, 10 кВ → 400 В (трансформатор). Подробнее: Сборка Крот-М

Отличия Gen-2 от Gen-1

Аспект Gen-1 (с Земли) Gen-2 (местные)
Материал Ti + углепластик Fe + Al (местные)
Масса 120-950 кг 380-1500 кг
Батарея Li-S (-60°C…+60°C) NaS (местные)
Ресурс 2-3 года 5+ лет
Ремонтопригодность Сложно (запчасти с Земли) Легко (всё местное)
Стоимость Высокая Низкая

Роботы Gen-1: Спецификации

Роботы первого поколения доставляются с Земли для сборки первого завода (Bootstrap). Используют батареи Li-S (Lithium-Sulfur) — современную технологию с расширенным температурным диапазоном.

Почему Li-S вместо Li-Ion

Параметр Li-Ion Li-S (2025-2026)
Удельная энергия 150-250 Втч/кг 400-500 Втч/кг
Температурный диапазон -20°C…+60°C -60°C…+60°C
Сохранение ёмкости при -40°C 50-60% 85%
Масса (при равной ёмкости) 100% 60% (на 40% легче)
TRL (2026) 9 7-8

Источники: NASA Li-S, Lyten ISS 2025, ESA Li-S

Таблица спецификаций Gen-1

Робот Масса Батарея Li-S Ёмкость Мощность Автономия Роль
Паук-З 120 кг 10 кг 4.5 кВтч 300 Вт 15 ч Монтаж панелей, зеркал
Кентавр-З 250 кг 25 кг 11 кВтч 500 Вт 22 ч Сборка, стыковка
Краб-З 950 кг 80 кг 36 кВтч 1500 Вт 24 ч Логистика модулей
Крот-З 800 кг 70 кг 31 кВтч 2000 Вт 15.5 ч Подготовка площадки

Расчёт: удельная энергия Li-S 450 Втч/кг (консервативно, теоретический предел 2500 Втч/кг)

Состав монтажной бригады (первая экспедиция)

Тип Кол-во Масса ед. Всего Роль в bootstrap
Паук-З 16 120 кг 1.9 т Монтаж панелей (критический путь)
Краб-З 12 950 кг 11.4 т Разгрузка и логистика модулей
Кентавр-З 24 250 кг 6.0 т Сборка и подключение
Крот-З 4 800 кг 3.2 т Выравнивание площадки
Итого 56 22.5 т

Подробности: Сборка первого завода (Bootstrap)

Три этапа производства робота

Производство робота делится на три последовательных этапа:

1. Производство элементов (Материалы → Компоненты)

Готовые материалы (Al/Fe) превращаются в компоненты роботов.

Три линии производства элементов:

Материалы: Fe (~560 кг) + Al (~300 кг) + Na/S (100 кг) из переработки реголита

2. Сборка роботов (Компоненты → Готовый робот)

Компоненты собираются в готовых роботов на сборочных стапелях.

Три линии финальной сборки:

Время сборки: 48 часов на позиции, 10 параллельных позиций

3. Эксплуатация

После сборки роботы проходят тестирование и отправляются на рабочие места.

Операция Время
Функциональное тестирование 4 часа
Калибровка сенсоров 2 часа
Первая зарядка NaS батареи 12 часов
ИТОГО до выхода на линию ~18 часов

Сборочный стапель

Параметры

Параметр Значение
Позиций 10 (параллельно)
Время сборки на позиции 48 часов
Производительность 5 роботов/день
Площадь сборочной зоны ~500 м²

Процесс сборки

flowchart TD
    subgraph INPUT["ЭЛЕМЕНТЫ"]
        FRAME["Рама (WAAM + шлифовка)"]
        BATTERY["Батарея NaS"]
        ACTUATORS["Актуаторы"]
        ELECTRONICS["Электроника (импорт)"]
    end

    subgraph ASSEMBLY["СБОРОЧНЫЙ СТАПЕЛЬ"]
        POS1["Позиция 1<br/>установка рамы"]
        POS2["Позиция 2<br/>монтаж корпуса"]
        POS3["Позиция 3<br/>установка батареи"]
        POS4["Позиция 4<br/>монтаж актуаторов"]
        POS5["Позиция 5<br/>электроника"]
    end

    subgraph OUTPUT["ВЫХОД"]
        ROBOT["Готовый робот<br/>→ тестирование"]
    end

    FRAME --> POS1
    POS1 --> POS2
    POS2 --> POS3
    BATTERY --> POS3
    POS3 --> POS4
    ACTUATORS --> POS4
    POS4 --> POS5
    ELECTRONICS --> POS5
    POS5 --> ROBOT

    style INPUT fill:#f0e68c
    style ASSEMBLY fill:#d4edda
    style OUTPUT fill:#cce5ff

Материальный баланс

На 5 роботов/день (средний робот 960 кг):

Материал Масса на 5 роботов Источник
Железо (Fe) ~2.8 т Переработка реголита
Алюминий (Al) ~1.5 т Переработка реголита
Натрий (Na) ~250 кг Дистилляция
Сера (S) ~250 кг Линия титана
Электроника (чипы) ~2.5 кг Импорт с Земли
ИТОГО ~4.8 т >99% местное

Локализация: >99% по массе

Электроника ~15 кг/робот (полная масса): чипы ~0.5 кг импорт, корпуса сенсоров/кабели ~14.5 кг — местный Al

Na и S — на полную производственную программу батарейного цеха (500 кВтч/день: для роботов + запас + замена)

Импортные компоненты («витамины»)

Компонент На парк (60 000) Периодичность
Шарикоподшипники (440C) 0.8-1.6 т Разово
NdFeB магниты (Кентавр-М) 20-40 т Разово
Mo для MoS₂ <1 кг/год Ежегодно
Ag для уплотнений O-ring 60-300 кг Разово

99% по массе — местное производство; импортные компоненты входят в состав «витаминов». Подробнее: Актуаторы.

Производительность системы

Один завод

Параметр Значение
Роботов/день 5
Роботов/месяц 150
Роботов/год 1825

1000 заводов (зрелая система)

Параметр Значение
Роботов/день 5000
Роботов/месяц 150 000
Роботов/год 1.8 млн

Энергопотребление производства

Компонент Мощность
WAAM-ячейки (изготовление рам) 30 кВт
Шлифовальные ячейки (обработка) 10 кВт
Производство батарей NaS 50 кВт
Сборочный стапель 10 кВт
Тестирование 20 кВт
ИТОГО ~150 кВт

Типовое распределение роботов на 1 комплекс

Тип Количество % Назначение
Крот-М 20 33% Добыча реголита (6 карьеров)
Краб-М 20 33% Логистика, буфер МД
Кентавр-М 20 33% Сборка, обслуживание
ИТОГО 60 100%

С учётом резерва (20%): ~75 роботов на 1 комплекс

Обслуживание роботов

Регламентное обслуживание

Операция Периодичность Место
Перепокрытие MoS₂ подшипников 3-6 месяцев Магнетронная станция + Кентавр-М
Калибровка сенсоров 3 месяца Автоматика
Замена батареи NaS 5 лет Сборочный стапель
Замена актуаторов По факту Сборочный стапель

Ремонт

Тип ремонта Время Исполнитель
Малый (замена датчика) 2 часа Кентавр-М
Средний (замена актуатора) 8 часов Кентавр-М
Крупный (замена рамы) 48 часов Сборочный стапель

Срок службы

Компонент Срок службы
Рама Fe/Al 10-15 лет
Батарея NaS 5-7 лет (4500 циклов)
Актуаторы 3-5 лет
Электроника 5-10 лет
Робот в целом 5-10 лет (с заменой батареи)

Масштабирование

Развёртывание роботов по фазам

Фаза Заводов Роботов на завод Всего роботов
Начальный (Год 1) 1 60 60
Рост (Год 2) 10 60 600
Зрелый (Год 3-5) 1000 60 60 000

Вывод: К моменту развёртывания 1000 заводов нужно 60 000 роботов.

Время на производство: 60 000 ÷ 5000/день = 12 дней (при 1000 заводах)

Референсы: автономная добыча

TipАвтономные карьеры — промышленная реальность

Полностью автономная добыча полезных ископаемых работает в промышленном масштабе:

Компания Достижение Год
Rio Tinto (Pilbara, Австралия) 69 автономных грузовиков, управление из Перта (1200 км) с 2018
Caterpillar (глобально) 690+ автономных грузовиков в эксплуатации 2024
Rio Tinto (Gudai-Darri) Автономные грузовики + водовозы + роботизированная лаборатория 2022
Caterpillar + NASA Совместная разработка технологий лунной добычи 2019+

Управление: Rio Tinto управляет карьерами Pilbara из центра в Перте (1200 км) — прямой аналог управления с Земли. Задержка связи с Луной (1.3 сек) даже меньше, чем типичная latency в таких системах.

Масштаб: Автономные грузовики перевозят до 400 т руды, работают 24/7 в экстремальных условиях (+50°C, пыль, сложный рельеф).

Применимость к проекту: Роботы-Кроты на Меркурии — аналог автономных карьерных грузовиков. Задачи проще (реголит мягче скалы), условия предсказуемее (нет погоды).

Подробнее: Технологии и источники

См. также