Четвероногий робот ANYmal, оснащенный научными инструментами, способен искать признаки жизни и ценные ресурсы на поверхностях планет в три раза быстрее традиционных ровером, управляемых человеком. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Space Technologies.
Содержимое
Проблема современных марсоходов
Современные марсоходы NASA, такие как Curiosity и Perseverance, работают в условиях серьезных ограничений. Задержка связи между Землей и Марсом составляет от трех до 22 минут в каждую сторону. Команда операторов должна отправить команды, дождаться их выполнения, получить данные, проанализировать их и только потом планировать следующий шаг. Процесс занимает часы, а иногда и дни.
Это вынуждает ученых заранее планировать каждую операцию и ограничивает ежедневные перемещения ровера десятками, а в лучшем случае — сотнями метров.
Полуавтономный робот
Исследование под руководством Габриэлы Лигезы из Европейского космического агентства (ESA) проверило, сможет ли робот, работающий с минимальным контролем человека, преодолеть эти ограничения. Команда оснастила ANYmal — четвероногого робота массой около 60 килограммов, созданного швейцарской компанией ANYbotics, — роботизированной рукой с шестью степенями свободы. Рука несла два инструмента: микроскопический тепловизор MICRO и портативный рамановский спектрометр.
Исследователи протестировали робота в лаборатории Marslabor Базельского университета, воссоздавшей условия марсианской среды. В ходе четырех миссий робот автономно перемещался к заранее выбранным целям, разворачивал инструменты, проводил измерения и передавал данные операторам. Полуавтономные миссии по изучению нескольких целевых горных пород заняли от 12 до 23 минут по сравнению с 41 минутой при традиционном подходе, когда операторы вручную направляли каждое действие робота.
Результаты испытаний
Система успешно определила типы горных пород, имеющих значение для астробиологии и добычи ресурсов. На смоделированной марсианской местности приборы подтвердили наличие гипса, карбонатов, песчаника и содержащего серу базальта — материалов, связанных с прошлой водной активностью и потенциально способных сохранять биосигнатуры. В одном из марсианских испытаний был достигнут идеальный показатель идентификации целей.
В отдельном испытании на лунном аналоге, проведенном в темноте, имитирующей южный полюс Луны, робот достиг стопроцентной точности при идентификации дунита, анортозита и рутила — минералов, которые рассматриваются как потенциально ценные ресурсы для будущих миссий. При более высокой скорости работы полуавтономный подход все равно обеспечил получение научно значимых данных.
Будущее исследований
Результаты исследования были опубликованы в тот момент, когда ведущие космические агентства обсуждают подготовку миссий нового поколения на Луну и Марс. Вместо одного большого ровера, медленно перемещающегося по поверхности и рискующего выйти из строя при столкновении с препятствием, проворные роботы с научными приборами могли бы быстро обследовать обширные территории, отмечая наиболее перспективные участки для детального изучения. Вместо исследования одного камня под постоянным контролем такой робот мог бы направляться к нескольким объектам и автономно проводить измерения в каждой точке.
Для миссий к удаленным мирам, таким как Титан и Европа, автономность роботов становится уже не просто преимуществом, а необходимостью. Например, задержка сигнала до Европы составляет от 35 до 52 минут в одну сторону, поэтому ручное управление там практически исключено.
Часто задаваемые вопросы
Почему четвероногий робот быстрее колесного марсохода?
Четвероногие роботы обладают несколькими преимуществами перед традиционными колесными марсоходами. Они могут передвигаться по сложному рельефу — камням, склонам, кратерам — без риска застрять или перевернуться. Колеса марсохода могут пробуксовывать на песке или застревать между камнями, как случилось с марсоходом Spirit в 2009 году. Четвероногий робот переступает через препятствия, как животное. Кроме того, ANYmal работает полуавтономно: операторы задают цели, а робот сам планирует маршрут и проводит измерения, что устраняет задержки, связанные с постоянным контролем каждого шага.
Может ли такой робот заменить традиционные марсоходы?
Полностью заменить — нет, но дополнить — да. Четвероногие роботы не несут тяжелого научного оборудования, которым оснащены Perseverance и Curiosity, — буровых установок, масс-спектрометров, лазеров для анализа на расстоянии. Их задача — быстро обследовать большую территорию, находить интересные объекты и передавать координаты основному роверу или команде земных операторов для детального изучения. Это разведчики, а не основные исследователи. В будущих миссиях возможна комбинация: легкие быстрые роботы изучают местность, а тяжелый ровер проводит глубокий анализ в наиболее перспективных точках.
Где еще можно использовать четвероногих роботов в космосе?
Помимо Марса и Луны, четвероногие роботы подходят для исследования спутников планет-гигантов — Европы, Энцелада и Титана. Эти миры отличаются ледяными поверхностями, гейзерами и сложным рельефом, где колесные роверы были бы малоэффективны. Кроме того, такие роботы могут работать внутри лавовых трубок на Луне и Марсе — подземных пустот, образованных потоками лавы, где могут скрываться залежи льда или даже следы жизни. В условиях низкой гравитации робот сможет прыгать и карабкаться, исследуя труднодоступные участки, недостижимые для колесной техники.
Читайте также: Эксперимент на МКС поставил под вопрос колонизацию Луны и Марса.
