|
НАСА тестирует передовые луноходы и марсоходы
|
|
|
|
На суровом участке пустыни Колорадо в Южной Калифорнии компактный четырехколесный марсоход недавно проехал 26 километров с минимальным вмешательством со стороны сопровождающей его команды инженеров. Этот прототип, получивший название ERNEST (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain), используется НАСА для развития как роботизированной автономности, так и способности преодолевать сложные ландшафты.
|
|
|
|
Разработанный в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, ERNEST имеет длину 1,2 метра. Он не только может поднимать каждое из своих сетчатых колес, чтобы преодолевать препятствия, которые остановили бы Curiosity и Perseverance, шестиколесные марсоходы НАСА, но и обладает улучшенными возможностями принятия независимых решений. Эти достижения в области мобильности и автономности могут быть внедрены в будущие миссии, которые отправятся в ранее недоступные районы Красной планеты или Луны.
|
|
|
|
В полевых условиях ERNEST служил испытательным полигоном для потенциальной будущей лунной миссии, требующей более высоких скоростей и гораздо большего пробега, чем могут обеспечить современные луноходы. Эта технология может быть использована для разработки будущих проектов по исследованию Луны и других регионов.
|
|
|
|
|
|
|
«Эти испытания помогают нам усовершенствовать аппаратное обеспечение для передвижения и программное обеспечение для автономного управления, чтобы преодолевать экстремальные расстояния по широкому спектру местности и условий освещения, ожидаемых на Луне», — сказал Исса Неснас, ведущий технолог Лаборатории реактивного движения (JPL), который руководил недавними испытаниями в качестве главы отдела автономного управления в рамках концепции миссии НАСА для потенциального будущего лунохода дальнего действия.
|
|
|
|
Команда Неснаса использует ERNEST, чтобы продемонстрировать возможность создания лунохода вдвое большего размера, чем прототип, и способного к дальним лунным миссиям. В ходе недавней кампании ERNEST двигался со скоростью до 0,6 миль в час (1 км/ч) в течение 37 часов движения на протяжении семи дней периодических испытаний. Это на порядок выше максимальной скорости, которую могут развивать Perseverance и Curiosity.
|
|
|
|
«На этом аппарате можно совершить научное путешествие по Луне или Марсу», — сказал Джеймс Кин, планетолог из Лаборатории реактивного движения, работающий над лунными миссиями.
|
|
|
|
Первоначальная цель команды, разработавшей ERNEST, была механической: создать относительно простой и недорогой марсоход, усовершенствовавший проверенную систему подвески с коромыслами, используемую во всех марсоходах, начиная с «Соджорнера» НАСА. Эта пассивная система поддерживает относительно постоянный вес на всех шести колесах благодаря точкам поворота и стойкам, позволяющим каждому из них адаптироваться к изменяющейся поверхности.
|
|
|
|
На ERNEST активная подвеска позволяет марсоходу управлять распределением веса между колесами. Два передних шарнира с приводом приводят в движение карданный подвес, который позволяет марсоходу двигаться различными способами, такими как движение по извилистой поверхности, ходьба на колесах и преодоление препятствий. С помощью механизма сцепления он может переключаться между активной и пассивной подвеской, которая менее приспособлена для бездорожья, но более энергоэффективна. Благодаря четырем управляемым колесам он может двигаться в любом направлении, включая боковое движение.
|
|
|
|
«Мы начали с предположения, что можем улучшить разработку роботизированной системы передвижения по поверхности планеты», — сказал Хари Наяр, ведущий технолог JPL, возглавляющий команду ERNEST. «Хотя система с качающейся тележкой была очень успешной в течение последних 30 лет, за это время было проведено много исследований в области мобильности и понимания взаимодействия с рельефом местности».
|
|
|
|
Прежде чем создать сегодняшнюю версию ERNEST, команда построила два более ранних прототипа, каждый длиной около 0,6 метра, для тестирования 11 конфигураций активной подвески. В прицепе, заполненном имитатором лунного реголита, они проводили эксперименты при различных углах наклона в течение нескольких месяцев, прежде чем остановиться на окончательной конструкции.
|
|
|
|
Затем команда увеличила масштаб, добавив прямоугольную головку, установленную на мачте высотой 1,4 метра. Аппаратная часть была завершена в сентябре 2024 года, но марсоходу по-прежнему требовался оператор-человек, который управлял бы им с помощью джойстика, отправляя команды для преодоления препятствий.
|
|
|
|
Чтобы научить марсоход мыслить самостоятельно, команда ERNEST обратилась к обучению с подкреплением — типу искусственного интеллекта, при котором робот учится, взаимодействуя с окружающей средой. Лаборатория динамики и моделирования в реальном времени в JPL разработала высокоточную виртуальную среду тестирования, которая воспроизводит поведение марсохода. Команда загрузила в симулятор данные, собранные инженерами, которые задокументировали реакцию реального оборудования марсохода на различные типы местности.
|
|
|
|
На высокопроизводительном вычислительном кластере команда запускала множество симуляций одновременно, иногда выполняя тысячи часов тестов за одни выходные.
|
|
|
|
После нескольких месяцев виртуальных тренировок команда ERNEST была готова проверить, сможет ли марсоход использовать свои новые автономные алгоритмы для преодоления препятствий, которые остановили бы марсоход с пассивной подвеской. Они создали полосу препятствий с песчаными рябью, грудами обломков, ступенями и крутыми склонами на полигоне JPL Mars Yard, открытом полигоне для испытаний местности. Затем они наблюдали, как марсоход самостоятельно преодолевал препятствия. С тех пор ERNEST прошел множество подобных трасс.
|
|
|
|
Команда Наяра начинает новый проект по автономному управлению, который включает в себя интеграцию способности марсохода определять, когда и как использовать активную подвеску, с интеллектуальной навигацией на большие расстояния. Цель состоит в том, чтобы позволить ERNEST планировать эффективный маршрут, чтобы он мог преодолевать преодолимые препятствия и обходить опасные. Эти возможности могут способствовать будущим миссиям марсоходов, сталкивающихся со сложными ландшафтами на Марсе или более труднопроходимыми районами Луны.
|
|
|
|
Источник
|
