Pagal naują dizainą, skirtą įveikti nelygų reljefą, sukurtas marsaeigio prototipas padeda komandoms tobulinti galimybes, kurios vieną dieną galėtų būti naudojamos būsimose Mėnulio ir Raudonosios planetos misijose.
NASA Reaktyvinio judėjimo laboratorijoje sukurtas ERNEST (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain, žvalgybinis marsaeigis itin nuožulniam reljefui) naudojamas dykumos lauko bandymuose, siekiant patobulinti mobilumo įrangą ir autonomijos programinę įrangą, kuri galėtų būti naudojama potencialioje būsimoje tolimojo nuotolio Mėnulio mėnuleigio misijoje. Nuotrauka: NASA / JPL-Caltech
Niūrioje Kolorado dykumos atkarpoje Pietų Kalifornijoje kompaktiškas keturratis marsaeigis neseniai nuriedėjo apie 26 kilometrus su minimaliu jį lydinčios inžinierių komandos įsikišimu. Šį prototipą, vadinamą ERNEST (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain, žvalgybinis marsaeigis itin nuožulniam reljefui), NASA naudoja siekdama pagerinti tiek robotų autonomiją, tiek gebėjimą įveikti sudėtingus kraštovaizdžius.
NASA Reaktyvinio judėjimo laboratorijoje Pietų Kalifornijoje sukurtas ERNEST yra 1,2 metro ilgio. Jis ne tik gali pakelti kiekvieną savo tinklinį ratą, kad įveiktų kliūtis, kurios trukdytų NASA šešiaračiams Marso marsaeigiams „Curiosity“ ir „Perseverance“, bet ir turi patobulintas savarankiško sprendimų priėmimo galimybes. Šie mobilumo ir autonomijos patobulinimai galėtų būti pritaikyti būsimose misijose, kurių metu bus keliamasi į anksčiau nepasiekiamas Raudonosios planetos ar Mėnulio vietas.
ERNEST yra bandymų platforma potencialiai būsimai Mėnulio marsaeigio misijai, kuriai reikės didelio greičio ir ekstremalių atstumų. Neseniai atlikto lauko bandymo metu prototipas per 37 valandas nuvažiavo 16 mylių, tai yra daug greičiau nei maksimalus greitis, kuriuo gali važiuoti dabartiniai NASA Marso marsaeigiai. Nuotrauka: NASA/JPL-Caltech
Lauko bandymuose ERNEST buvo bandymų platforma potencialiai būsimai Mėnulio misijai, kuriai reikės didesnio greičio ir daug didesnio atstumo nei gali pasiekti dabartiniai marsaeigiai. Ši technologija galėtų būti naudojama kuriant būsimus Mėnulio ir kitų objektų tyrinėjimo projektus.
„Šie bandymai padeda mums tobulinti mobilumo aparatinę ir autonomijos programinę įrangą, kad galėtume įveikti didelius atstumus įvairiomis Mėnulyje numatytomis reljefo ir apšvietimo sąlygomis“, – teigė Issa Nesnas, JPL vyriausiasis technologas, vadovavęs neseniai atliktiems bandymams kaip NASA misijos koncepcijos, skirtos potencialiam būsimam tolimojo nuotolio mėnuleigiui, autonomijos vadovas.
Lauko bandymų, vykusių 2026 m. kovo mėn. Pietų Kalifornijos Kolorado dykumoje, metu JPL komanda ERNEST naudojo visą parą – įskaitant sutemas, aušrą ir naktį, kai apšvietimo sąlygos sukuria ilgus šešėlius, panašius į tuos, kurie matomi Mėnulio poliariniuose regionuose. Nuotrauka: NASA / JPL-Caltech
Inžinierių komanda naudoja ERNEST, kad įrodytų, jog įmanoma sukurti marsaeigį, kuris yra dvigubai didesnis už prototipą ir gali atlikti tolimojo nuotolio misiją Mėnulyje. Neseniai vykusios kampanijos metu ERNEST per 37 valandas važiavo iki 0,6 mylios per valandą (1 km/h) greičiu, per septynias dienas trukusius pertraukiamus bandymus. Tai yra daug didesnis greitis, nei maksimalus greitis, kurį gali pasiekti „Perseverance and Curiosity“.
„Su šia transporto priemone galėtumėte leistis į mokslinę kelionę per Mėnulį arba Marsą“, – sakė Jamesas Keane’as, JPL planetų mokslininkas, dirbantis Mėnulio misijose.
Pradinis ERNEST sukūrusios komandos tikslas buvo mechaninis: sukurti gana paprastą, nebrangų marsaeigį, kuriame būtų patobulinta ir patikima važiuoklės pakabos sistema, lyginant su naudojama kiekviename Marso marsaeigyje nuo NASA „Sojourner“. Ši pasyvi sistema palaiko gana pastovų svorį ant visų šešių ratų dėl sukimosi taškų ir atramų, kurios leidžia kiekvienam iš jų prisitaikyti prie kintančio paviršiaus.
ERNEST aktyvi pakaba leidžia marsaeigiui valdyti svorio paskirstymą tarp ratų. Du priekyje esantys varomi sujungimai sujungia kardaną, kuris leidžia marsaeigiui važiuoti naudojant skirtingus judesius, tokius kaip sukiojimasis, važiavimas ratu ir kliūčių įveikimas. Sankabos mechanizmo dėka jis gali perjungti aktyvią ir pasyvią pakabą, kuri mažiau tinka reljefui, bet yra efektyvesnė energijos vartojimo požiūriu. Turėdamas keturis vairuojamus ratus, jis gali važiuoti bet kuria kryptimi, įskaitant šonus.
„Pradėjome teigdami, kad galėtume patobulinti planetinio paviršiaus robotų mobilumo sistemą“, – sakė Hari Nayar, JPL vyriausiasis technologas, vadovaujantis ERNEST komandai. „Nors važiuoklės sistema per pastaruosius 30 metų buvo labai sėkminga, per tą laiką buvo atlikta daug tyrimų apie mobilumą ir sąveikos su reljefu supratimą.“
Prieš kurdami dabartinę ERNEST versiją, komanda sukūrė du ankstesnius prototipus, kurių kiekvienas buvo maždaug 0,6 metro ilgio, kad išbandytų 11 aktyvios pakabos konfigūracijų. Priekaboje, pripildytoje mėnulio regolito imituojančio grunto, jie kelis mėnesius atliko eksperimentus su skirtingais nuolydžio kampais, prieš pasirinkdami galutinį dizainą.
Tada komanda padidino mastelį, įskaitant stačiakampės galvutės, pritvirtintos prie 1,4 metro aukščio stiebo, pridėjimą. Aparatinė įranga buvo baigta 2024 m. rugsėjį, tačiau marsaeigiui vis tiek reikėjo žmogaus operatoriaus, kuris jį valdytų ir siųstų komandas, nurodančias marsaeigiui, kaip judėti per kliūtis.
JPL sukurti ERNEST prototipinio marsaeigio mobilumo ir autonomijos patobulinimai galėtų būti pritaikyti būsimose NASA misijose į anksčiau nepasiekiamas Raudonosios planetos ar Mėnulio vietas. Nuotrauka: NASA/JPL-Caltech
Siekdama išmokyti marsaeigį mąstyti savarankiškai, ERNEST komanda pasirinko sustiprinto mokymosi metodą – dirbtinio intelekto tipą, kai robotas mokosi sąveikaudamas su aplinka. JPL dinamikos ir realaus laiko modeliavimo laboratorija sukūrė aukštos kokybės virtualią testavimo aplinką, kuri atkartoja marsaeigio elgesį. Komanda pateikė inžinierių surinktus simuliatoriaus duomenis, kurie dokumentavo tikrosios marsaeigio įrangos reakciją į įvairius reljefo tipus. Didelio našumo skaičiavimo klasteryje komanda vienu metu atliko daug modeliavimų, kartais per vieną savaitgalį atlikdama tūkstančius valandų bandymų.
Po kelių mėnesių virtualių mokymų ERNEST komanda buvo pasirengusi išsiaiškinti, ar marsaeigis galėtų panaudoti savo naujus autonominius algoritmus, kad išsiaiškintų, kaip važiuoti per reljefo ypatybes, kurios sustabdytų pasyvios pakabos marsaeigį. Lauko reljefo bandymų poligone jie įrengė kliūčių ruožą su smėlio raibuliais, griuvėsių krūvomis, laiptais ir stačiais šlaitais. Tada jie stebėjo, kaip marsaeigis savarankiškai manevruoja reljefu. Nuo to laiko ERNEST įveikė daug tokių trasų.
Nayar komanda pradeda naują autonomijos projektą, kurio metu marsaeigio gebėjimas nustatyti, kada ir kaip naudoti aktyvią pakabą, integruojamas su ilgesnio nuotolio intelektualia navigacija. Tikslas – sudaryti sąlygas ERNEST suplanuoti efektyvų kelią, kad jis galėtų įveikti įveikiamas kliūtis ir apeiti pavojingas. Šios galimybės galėtų prisidėti prie potencialių būsimų marsaeigių misijų, kurių metu bus susiduriama su sudėtingesniais Marso kraštovaizdžiais ar nelygesnėmis Mėnulio vietovėmis.
NASA marsaeigis „Perseverance“ užbaigė pirmąjį dirbtinio intelekto suplanuotą pasivažinėjimą Marse
NASA parengė Mėnulio bazės planus su nusileidimo moduliais, mėnuleigiais ir dronais
6 stulbinančios kosmoso misijos, kurios bus paleistos po „Artemis II“
Naujasis marsaeigis „InSight“ išgirdo Marso vėją
Marsaeigio „Curiosity“ misija. Ką naujo sužinojome apie Marsą?
NASA naujasis dirbtinio intelekto kosminis lustas galėtų leisti erdvėlaiviams mąstyti patiems