|
Управление роем роботов для исследования Марса
|
|
|
|
По всему Марсу тянется огромный каньон: Долина Маринерис имеет 3000 километров в длину, 600 километров в ширину и в среднем 8 километров в глубину. Ее латинское название восходит к марсианскому орбитальному аппарату "Маринер", который обнаружил долину в начале 1970-х годов.
|
|
|
|
С 2012 года этому крупнейшему известному каньону в Солнечной системе уделяется особое внимание со стороны Немецкого космического агентства в Немецком аэрокосмическом центре (DLR). Инициатива VaMEx направлена на разработку ключевых технологий для роботизированного исследования этой сложной местности в составе роя: VaMEx—Valles Marineris Explorer состоит из управляемых, пешеходных и летающих беспилотных летательных аппаратов, которые образуют сложную общую систему.
|
|
|
|
Инициатива космического агентства VaMEx направлена на то, чтобы впервые исследовать ущелья и пещеры каньона. Она также будет направлена на поиск следов жидкой воды и, возможно, жизни, которая могла бы существовать там в защищенных нишах.
|
|
|
С этой целью DLR хочет доставить на Марс группу автономных, взаимосвязанных роботов: они будут работать на земле, в воздухе и в пещерах, где будут собирать изображения и другие данные.
|
|
Пещеры - особенно интересные целевые локации
|
|
|
|
Вероятно, в скалистой долине есть несколько пещер. Даже в кажущемся монотонным ландшафте Луны исследователи из Италии и США недавно обнаружили вход в большую пещеру.
|
|
|
|
Пещеры интересны не только как места расположения лунных или марсианских баз. Они обеспечивают защиту от космической радиации, более умеренные температуры и, следовательно, хорошую среду для сохранения жизни, которая могла возникнуть миллиарды лет назад, когда условия на Марсе были гораздо более благоприятными.
|
|
|
|
В дополнение к кафедре аэрокосмических информационных технологий в Университете Юлиуса-Максимилиана (JMU) в Вюрцбурге, команда профессоров космических технологий JMU в настоящее время также участвует в исследовании Долины Маринерис. Его задача - разработать концепцию коммуникации для роя роботов.
|
|
|
|
Как устроен рой роботов
|
|
|
|
"Мы дали нашему подпроекту название VaMEx3-MarsSymphony, потому что цель состоит в том, чтобы заставить отдельные элементы роя роботов гармонично играть вместе, как оркестр", - говорит руководитель проекта профессор Хакан Кайал.
|
|
|
|
На текущем этапе разработки swarm включает в себя мобильных роботов в воздухе и на суше, стационарный наземный шлюз, который служит командным центром для связи, и имитатор спутника для обмена данными с землей.
|
|
|
|
Когда наземные роботы входят в пещеры, они защищены от поверхности Марса и не могут напрямую взаимодействовать со шлюзом. Таким образом, концепция также включает в себя ретрансляционные станции, которые передают записанные изображения и данные по транспортной цепочке — от робота в пещере к шлюзу на поверхности планеты.
|
|
Технология из Вюрцбурга: Тела с автоподзаводом
|
|
|
|
В состав swarm также входят так называемые тела с автоподзаводом: они сбрасываются с воздуха и собирают данные, плавно опускаясь на землю. Последнее достигается благодаря их особому дизайну: удлиненные тела имеют форму семян клена. У них есть крыло, и они вращаются вокруг своей оси, что позволяет им плавно снижаться. Траекторией их полета можно управлять таким образом, чтобы их можно было распределить по большей площади и затем использовать в качестве датчиков, ретрансляторов и навигационных сетей.
|
|
|
|
Руководитель проекта MarsSymphony Клеменс Риглер (Clemens Riegler) особенно доволен использованием тел с авторотацией: будучи студентом, он участвовал в разработке падающих тел — с 2016 года в программе Rexus-Bexus Космического агентства DLR и в группе Вюрцбургского университета WuSpace e.V., которая позволяет студентам работать над аэрокосмическими проектами.
|
|
|
|
Риглер продолжает разрабатывать систему посадки в своей докторской диссертации: "Приятно видеть, что DLR признает эту работу и что теперь она стала частью проекта по исследованию Марса".
|
|
В gateway встроена астрономическая камера.
|
|
|
|
У робота Mars orchestra есть еще одна уникальная особенность: стационарный шлюз будет оснащен камерой, которая будет следить за марсианским небом. "Все предыдущие миссии на Марс были сосредоточены на поверхности планеты, но мы хотим впервые посмотреть вверх", - говорит Кайал. И там должно быть много интересного для наблюдения: образование облаков, попадание метеоров или молний и другие кратковременные световые явления.
|
|
|
|
Метеориты размером с баскетбольный мяч, похоже, падают на Марс почти каждый день: к такому выводу пришли исследователи, основываясь на сейсмических данных, полученных в июне 2024 года. "Мы могли бы дополнительно подтвердить это данными, если бы засняли падение метеоритов с помощью нашей камеры UAP и сопоставили эти события с сейсмическими сигналами", - говорит Кайал.
|
|
|
|
Аббревиатура UAP расшифровывается как "Неопознанные аномальные явления". Название камеры происходит от ее способности использовать искусственный интеллект для специфического обнаружения неизвестных небесных явлений, подобных тем, которые наблюдаются на Земле.
|
|
|
|
Интеграция системы камер для наблюдения за небом в Gateway представляет собой значительный шаг вперед в разработке системы обнаружения кратковременных явлений в атмосфере Марса и для исследований в области UAP.
|
|
|
|
Благодаря MarsSymphony исследования в области UAP впервые финансируются из федерального бюджета. Новый тип камеры для наблюдения за небом также может в будущем обнаружить UAP на Марсе.
|
|
Связь между шлюзом и ретрансляционным спутником является сложной задачей
|
|
|
|
Связь между описанными элементами и космическим сегментом является ключевой задачей при передаче полученных научных данных. Из-за нехватки ресурсов это, в частности, относится к связи между шлюзом на поверхности Марса и спутниками-ретрансляторами на орбите.
|
|
|
|
Современные посадочные устройства в настоящее время используют S- или X-диапазон. Однако переключение с X-диапазона на Ka-диапазон является решающим шагом на пути к увеличению скорости передачи данных по каналу передачи. Поэтому берлинский партнер по проекту IQ Technologies for Earth and Space GmbH разработает приемопередатчик с поддержкой Ka-диапазона для использования на посадочных аппаратах и небольших межпланетных спутниках на основе своей проверенной в полете системы XLink.
|
|
|
|
В дополнение к приемопередающему оборудованию для межпланетных систем, в рамках проекта также будут разработаны индивидуальные и гибкие протоколы передачи данных.
|
|
Тестирование системы в 2025 году с аналоговой миссией на Земле
|
|
|
|
Будет ли робот-рой работать так, как планировалось, будет проверено во время аналоговой миссии в 2025 году: участники смоделируют полет на Марс на Земле, вероятно, в карьере в Германии. Камера Wurzburg UAP также сыграет важную роль в этом моделировании: ее видеозаписи с неба позволят получить достаточно большие объемы данных для проверки устойчивости системы связи.
|
|
|
|
Если аналоговая миссия пройдет успешно, каким будет следующий шаг? "В возможном последующем проекте аппаратное обеспечение должно быть адаптировано для использования на Марсе", - объясняет Кайал. Потому что условия там суровые: атмосфера разреженная, средняя температура составляет -63°C, а по красной планете регулярно проносятся сильные пыльные бури.
|
|
|
|
Источник
|
