Ученые обнаружили ошибку, лежащую в основе застревания марсоходов, с помощью бесплатного программного обеспечения
Космические операции — чрезвычайно сложные и дорогостоящие мероприятия. Многое может пойти не так, особенно когда речь идёт о наземных миссиях на внеземных телах, таких как Луна и близлежащие планеты, проводимых с помощью дистанционно управляемых роботов и аппаратов. Даже такое незначительное событие, как застревание марсохода, может серьёзно повлиять на выполнение миссии или даже привести к её отмене.
В 2005 году колёса марсохода NASA Opportunity застряли в песке, и экспертам Лаборатории реактивного движения агентства потребовалось шесть недель сантиметр за сантиметром, чтобы его вытащить. Всего несколько недель назад марсоход Perseverance также столкнулся с застрявшим буром, но, к счастью, ситуация разрешилась.
Но не у каждой истории счастливый конец. В 2009 годумарсоход «Спирит» оказался на склоне в довольно необычной ситуации, и его так и не удалось спасти. Поскольку марсианская зима ещё больше осложнила спасательные работы, миссия «Спирита» была официально прекращена два года спустя. Подобные происшествия вскоре могут уйти в прошлое.
Большой прорыв
Инженеры Висконсинского университета в Мадисоне обнаружили изъян в протоколах испытаний этих марсоходов на Земле, который часто даёт чрезмерно оптимистичную оценку их исследовательским возможностям. Марсоходы часто испытываются в пустынных районах, имитирующих засушливые условия Луны и Марса, что объясняет пониженную гравитацию на этих телах.
Однако, по словам исследовательской группы из Висконсинского университета в Мадисоне, испытания часто не учитывают влияние гравитации на частицы песка, а это означает, что имитационные испытания далеко не так точны (читай: реалистичны), как должны быть. «Важным элементом подготовки к этим миссиям является точное понимание того, как марсоход будет перемещаться по внеземным поверхностям в условиях низкой гравитации, чтобы не застрять на мягком грунте или каменистых участках», — объясняет команда.
Примечательно, что эта же команда работает над имитационным моделированием для марсохода NASA VIPER. Миссия Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) должна была искать воду и другие полезные ресурсы на суровой стороне Луны, но проект был закрыт в 2024 году.
Команда использовала открытое программное обеспечение для моделирования Chrono, чтобы обнаружить расхождения в протоколах испытаний наземных вездеходов. Это же программное обеспечение используется для оценки внедорожных возможностей техники армии США. Команда подробно описала свои выводы в статье, опубликованной в журнале Journal of Field Robotics .
Путь к более безопасным миссиям марсоходов
Однако команда Университета Висконсин-Мэдисон продолжила работу над технологией марсоходов для космических миссий. Развивая это явление, команда отмечает, что гравитация Земли оказывает на частицы песка более сильное притяжение, чем то, которое те же частицы испытывали бы на Луне или Марсе.
Кроме того, считается, что песок на Земле более жесткий, а верхняя поверхность на Луне более мягкая, а это значит, что он будет сильнее смещаться под колесами марсохода, и, как следствие, уменьшит сцепление.
Примечательно, что программное обеспечение, позволившее сделать вышеупомянутое открытие, используется в самых разных отраслях. Помимо образовательных учреждений, среди его наиболее известных пользователей – Центр систем наземного транспорта армии США, Лаборатория реактивного движения НАСА, Центр инженерных исследований и разработок армии США и Национальная лаборатория возобновляемой энергии.
Его также использовали специалисты Миланского технического университета в Италии при создании посадочного модуля Mascot для миссии к астероиду Рюгу . Помимо моделирования транспортных средств и создания продвинутых роботов, проект Chrono также использовался для создания «миниатюрных часовых механизмов».