Кіріспе
АҚШ-тың ғылыми-зерттеу және даму ұйымы Draper Laboratory – АҚШ-тың коммерциялық емес ғылыми-зерттеу және даму ұйымы, штаб-пәтері Массачусетс штатының Кембридж қаласында орналасқан; оның ресми атауы – The Charles Stark Draper Laboratory, Inc (кейде CSDL деп қысқартылады). Зертхана ұлттық қауіпсіздік, ғарыш зерттеулері, денсаулық сақтау және энергетика салаларындағы мәселелерді шешу үшін жоғары технологиялық шешімдерді жобалауға, әзірлеуге және енгізуге маманданған. Зертхана 1932 жылы Чарльз Старк Дрейпер Массачусетс технология институтында (МИТ) авиациялық құралдарды дамыту мақсатымен құрылған және ол MIT Аспаптар зертханасы деп аталды. Осы кезеңде зертхана кремний интегралды схемаларға негізделген алғашқы компьютер – Apollo Guidance Computer-ді жасауымен ең танымал. 1970 жылы ол құрылтайшысының құрметіне қайта аталды және 1973 жылы МИТ-тен тәуелсіз, коммерциялық емес ұйым ретінде бөлінді. Зертхана қызметкерлерінің біліктілігіне бағыттау, навигация және басқару технологиялары мен жүйелері; қателерге төзімді есептеу; жоғары алгоритмдер мен бағдарламалық жүйелер; модельдеу және симуляциялау; микроэлектромеханикалық жүйелер және көп чипті модульдер технологиясы кіреді.
Draper Laboratory is an American non profit research and development organization, headquartered in Cambridge, Massachusetts; its official name is The Charles Stark Draper Laboratory, Inc (sometimes abbreviated as CSDL). The laboratory specializes in the design, development, and deployment of advanced technology solutions to problems in national security, space exploration, health care and energy. The laboratory was founded in 1932 by Charles Stark Draper at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) to develop aeronautical instrumentation, and came to be called the MIT Instrumentation Laboratory. During this period the laboratory is best known for developing the Apollo Guidance Computer, the first silicon integrated circuit–based computer. It was renamed for its founder in 1970, and separated from MIT in 1973 to become an independent, non profit organization. The expertise of the laboratory staff includes the areas of guidance, navigation, and control technologies and systems; fault tolerant computing; advanced algorithms and software systems; modeling and simulation; and microelectromechanical systems and multichip module technology.
Тарих
1932 жылы MIT авиация профессоры Чарльз Старк Дрейпер ұшақтарды бақылау, басқару және навигациялау үшін қажетті құралдарды жасау мақсатында оқу-зертханасын құрды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Дрейпердің зертханасы «Құпия құралдарды дамыту зертханасы» деп белгілі болды. Кейіннен атауы MIT Аспаптар зертханасы немесе I Lab болып өзгертілді. 1970 жылы ол Кембридж қаласындағы 45 Осборн көшесінде орналасқан еді. 1970 жылы зертхана атауы оның негізін қалаушының құрметіне өзгертілді және 1973 жылға дейін MIT құрамында болды, содан кейін ол тәуелсіз, коммерциялық емес ғылыми-зерттеу және даму корпорациясына айналды. Тәуелсіз корпорацияға өту Вьетнам соғысы кезінде әскери зерттеулермен айналысатын MIT зертханаларын таратуға жасалған қысымның нәтижесі болды, тіпті зертхананың осы соғыста тікелей қатысы болмағанмен. MIT-тен бөлінгеннен кейін зертхана алдымен 75 Кембридж Парквейге және MIT маңындағы басқа да шашыраңқы ғимараттарға көшірілді, содан кейін 555 Технология алаңында жаңа, біріктірілген ғимарат салынды. Skidmore, Owings & Merrill (Чикаго) компаниясы жобалаған кешен 1976 жылы ашылды (кейін 1992 жылы «Роберт А. Даффи ғимараты» деп аталды). Дегенмен, 1989 жылы Draper Lab 2000-нан астам қызметкерін ерте зейнеткерлік, штаттық қысқарту және жұмыстан босату арқылы жартысына дейін қысқартуға мәжбүр болды. Бостондық сәулетшілер Elkus Manfredi жобалаған кең және ашық интерьерде жасыл қабырғалы өсімдіктер мен көптеген отыру орындары бар. Зертхананың тарихы бойындағы бағдарламаларының басты назарында АҚШ Қорғаныс министрлігі мен NASA-ның қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жетілдірілген бағыттау, навигация және басқару (GN&C) технологияларын әзірлеу және алғашқы қолдану болды. Зертхананың жетістіктеріне теңіз астынан ұшырылатын баллистикалық зымырандар үшін дәл және сенімді бағыттау жүйелерін, сондай-ақ Аполлон бағдарламасы үшін жасалған, Аполлон астронавттарын Айға және Жерге қауіпсіз жеткізген Бағыттау компьютерін әзірлеу және жобалау кіреді. Аполлон жобасын Маргарет Гамильтон басқарды, ал Дон Эйлс және Хэл Лэнинг сияқты бағдарламашылар да қатысты. Зертхана коммерциялық және әскери ұшақтардың, су асты кемелерінің, стратегиялық және тактикалық зымырандардың, ғарыш кемелерінің және ұшқышсыз аппараттардың GN&C жүйелері үшін инерциялық сенсорларды, бағдарламалық жасақтаманы және басқа да жүйелерді дамытуға үлкен үлес қосты. Инерциялық GN&C жүйелері баллистикалық зымыранды су асты кемелерін ұзақ мерзімге теңіз астында анықталмай жүзуге және олардың баллистикалық зымырандарын мақсаттарына бағыттауға маңызды рөл атқарды, бұл UGM 27 Polaris зымыран бағдарламасымен басталды.
Орналасқан жерлер
Дрейпердің АҚШ-тың бірнеше қаласында орналасқан филиалдары бар: 2006 жылы көптеген әскери және азаматтық қолданыстар GPS-ті ИСЖ (ИНС) жүйесімен интеграциялайтыны болжалды, соның ішінде 20 000 g күшіне төтеп бере алатын, терең интеграцияланған жүйесі бар артиллериялық оқтар да қарастырылды. 2012 жылы Хьюстон қаласындағы (Техас штаты) Дрейпер зертханасының инженерлері Халықаралық ғарыш станциясын бұрудың жаңа әдісін жасады, ол "оптималды жанармай маневрі" деп аталды және бұрынғы тәжірибеге қарағанда 94 пайыз үнемдеуге мүмкіндік берді. Алгоритм станцияның қозғалысына әсер ететін барлық факторларды ескереді, соның ішінде "оның қозғалтқыштарының орналасуын, гравитацияның және гироскопиялық моменттің әсерін". 2013 жылы жеке қолданыс үшін Дрейпер орбитада пайдалануға арналған киімді әзірледі, ол бақыланатын моменттік гироскоптарды (CMG) пайдаланады. Бұл гироскоптар астронавттың аяқ-қолдарының қозғалысына қарсылық тудыра отырып, ұзақ ғарыш сапарында сүйектердің тығыздығын сақтауға және бұлшықет тонусын қолдауға көмектеседі. Бұл құрылғы V2Suit деп аталады, ол CMG-ді тепе-теңдікті сақтауға және қозғалысты үйлестіруге көмектесу үшін пайдаланады, сонымен қатар қозғалысқа қарсылық тудырып, "жерге тартылу" сезімін жасанды түрде қамтамасыз етеді. Әрбір CMG модулінің көлемі карталар жинағының шамасында болады. Киімді "Жерге қайта қондырылуға дейін немесе ұзақ миссия кезінде" кию көзделеді. 2013 жылы Дрейпер/MIT/NASA тобы НАСА-ның "EVA құтқаруға арналған қарапайым көмек" (SAFER) құрылғысының мүмкіндіктерін кеңейтетін CMG-мен күшейтілген ғарыш костюмін әзірледі. Бұл костюм ғарышкердің ғарыш кемесінен кездейсоқ ажыратылған жағдайда "өзін-өзі құтқару" үшін жасалған. CMG-мен жабдықталған костюм төмен гравитациялық ортада құралдарды пайдаланғанда ғарышкерлерге қолданатын қазіргі күштерге қарағанда күштірек қарсы күш береді. Жерде гравитация қарсы күшті қамтамасыз етеді. Ол болмаса, қолданған күшке тең қарсы күш пайда болады, ол тура сызықта немесе айналу арқылы әрекет етеді. Ғарышта бұл астронавтты бақылаудан шығаруы мүмкін. Қазіргі уақытта ғарышкерлер жұмыс істейтін бетке бекініп отыруға мәжбүр. CMG механикалық байланысқа немесе гравитациялық күшке балама болады.
Коммерциялық Айлық пайдалы жүк қызметі
2018 жылдың 29 қарашасында Драпер зертханасы NASA-ның Коммерциялық Ай жүк қызметтері (CLPS) мердігері ретінде тағайындалды, бұл оған NASA үшін ғылыми және технологиялық жүктемелерді Айға жеткізу бойынша тендерге қатысуға мүмкіндік береді. Драпер зертханасы Артемида 7 деп аталатын айға қондыру аппаратын ресми түрде ұсынды. Компания 7 санының Аполлонның алты айға қонған миссиясынан кейін Драпер зертханасы қатысатын жетінші айға қондыру миссиясын білдіретінін түсіндірді. Бұл жобаның субподрядтарына қондыру аппаратын өндіретін General Atomics және қондыру аппаратын ұшыру қызметтерін ұйымдастыратын Spaceflight Industries кіреді. 2023 жылдың қыркүйегінен бастап Драпер және ispace 2026 жылы Айға CLPS жүктерін жеткізу үшін APEX 1.0 деп аталатын айға қондыру аппаратын жасап дамытып жатыр.
in 2026.
Ақылды жүйелер
Дрейпер зерттеушілері робот құрылғыларының қателіктерінен үйренуіне мүмкіндік беретін жасанды интеллект жүйелерін әзірледі. Бұл жұмыс DARPA қаржыландыратын, Армияның Болашақ ұрыс жүйесіне қатысты жобаны қолдау мақсатында жүргізілуде. Бұл мүмкіндік автономды құрылғыға атыс кезінде жолдың қауіпті екенін анықтап, қауіпсіз бағыт табуға немесе отын және зақымдану жағдайын бағалауға мүмкіндік береді. 2008 жылы Пол Дебиттето лабораториядағы когнитивтік робототехника тобының басшысы ретінде бұл жұмыстың жетекшісі болды. АҚШ-тың Ішкі қауіпсіздік департаменті Дрейпер зертханасын және оның серіктестерін камералар мен басқа да сенсорлар арқылы әлеуетті террористерді анықтау технологиясын жасау үшін қаржылады. Жоба "Болашақ атрибуттарды анықтау технологиясы" (FAST) деп аталады. Бұл технология қауіпсіздік бақылау пункттерінде қосымша тексеруге жарамды үміткерлерді бағалау үшін қолданылады. Технологияны көрсету кезінде жоба жетекшісі Роберт П. Бернс жүйе адам психологиясы саласындағы зерттеулерге сүйене отырып, қасақана ниет пен шынайы қайғы арасындағы айырмашылықты анықтауға арналғанын түсіндірді. 2010 жылы Дрейпер зертханасының тактикалық жүйелер бағдарламасының директоры Нил Адамс, Қорғаныс жоғары ғылыми-зерттеу жобалар агенттігінің (DARPA) Nano Aerial Vehicle (NAV) бағдарламасы бойынша ұшу барлау платформаларын кішірейту үшін жүйелерді интеграциялауға жетекшілік етті. Бұл көлік құралын басқару, байланыс және жерден басқару жүйелерін қамтиды, NAV-қа өздігінен жұмыс істеуге және сенсорлық жүктемені мақсатты миссияны орындау үшін жеткізуге мүмкіндік береді. NAV-тың қалалық аймақтарда, GPS сигналының жоқтығында немесе нашар болуында, көруге негізделген сенсорлар мен жүйелерге сүйенуі қажет.
Медициналық жүйелер
2009 жылы Дрейпер Массачусетс көз және құлақ ауруханасымен бірлесіп, "микроэлектромеханикалық жүйелердің немесе МЭМС аспектілерін микрофлюидикамен біріктіретін, өте кішкентай масштабта сұйықтықтарды дәл басқаруға мүмкіндік беретін" имплантацияланатын дәрілік препаратты жеткізу құрылғысын жасады. Бұл құрылғы - "икемді, сұйықтыққа толы машина", ол қоршаған ортаға бейімделетін микро масштабты сорғымен басқарылатын, белгілі бір ырғақпен арналар арқылы сұйықтық ағынын қозғау үшін кеңейіп, жиырылатын құбырларды қолданады. Ұлттық денсаулық сақтау институтының қаржылай қолдауымен жасалған бұл жүйе есту қабілетінің төмендеуін "құлақтың өте нәзік аймағына сұйық дәрі-дәрмектің кішкентай мөлшерін жеткізу арқылы" емдеуге мүмкіндік береді, имплант сезімтал жасушалардың өсуіне көмектеседі, нәтижесінде пациенттің есту қабілеті қалпына келеді. 2010 жылы Дрейпер зертханасының Хизер Кларк бармақты тікпей-ақ қандағы глюкозаның концентрациясын өлшеу әдісін әзірледі. Бұл әдіс бірнеше миллиметрлік шағын татуировкаға ұқсас наносенсорды қолданады, пациенттер оны теріге жағады. Сенсор глюкозаның концентрациясын анықтау үшін инфрақызыл немесе көрінетін жарық диапазондарын пайдаланады. Әдетте, қандағы глюкоза деңгейін реттеу үшін диабетпен ауыратын адам күніне бірнеше рет қандағы глюкозаны өлшеуі керек, үшін қан тамырынан қан алу және оны глюкоза деңгейін өлшейтін құралға салу қажет. Наносенсорлық әдіс осы процесті алмастырады.
Техникалық білім беру
Draper Fellow бағдарламасына негізделген зерттеулер жыл сайын шамамен 50 аспирантты қаржылай қолдайды. Студенттер үкімет, әскери қызмет, өнеркәсіп және білім беру салаларындағы басшылық лауазымдарға дайындалады. Зертхана Университет ҒЗЖ бағдарламасы арқылы профессорлар мен жетекші зерттеушілермен бірлескен кампустағы қаржыландырылатын зерттеулерді де қолдайды. Ол студенттерге жұмысқа орналасу және тағылымдамадан өту мүмкіндіктерін ұсынады. Дрейпер зертханасы 1984 жылы құрылған STEM (Ғылым, технология, инженерия және математика) K–12 және қоғамдық білім беруге бағытталған бағдарламаны жүргізеді. Жыл сайын зертхана қоғамдық байланыс бағдарламалары арқылы 175 000 доллардан астам қаржы таратады. Бұл қаражатқа тағылымдамалар, кооперативтік бағдарламалар, ғылыми фестивальдерге қатысу, экскурсиялар мен шақырылған спикерлерді ұйымдастыру кіреді, бұл міссияны кеңейту болып табылады. Дрейпер зертханасы сонымен қатар Вашингтондағы Ұлттық аллеядағы Американдық тарих ұлттық мұражайында Draper Spark!Lab-ты демеушілік етеді. Смитсондар институты басқаратын өнертабыс жұмыс орны барлық келушілерге тегін, және 6-12 жас аралығындағы балаларға арналған білім беру шараларына баса назар аударады.
Дрейпер сыйлығы
Компания Ұлттық инженерлік академиясы басқаратын Чарльз Старк Дрейпер сыйлығын тағайындайды. Бұл сыйлық "адамзаттың әл-ауқатын және бостандығын маңызды түрде жақсартатын және оған елеулі пайда әкелетін инновациялық инженерлік жетістіктерді және оларды іс жүзіне асыру жолдарын" мойындау үшін беріледі. Кез келген инженерлік саласындағы жетістіктер 500 000 долларлық сыйлыққа үміткер болады.