Інженери NASA завершили серію випробувань нового прототипу планетохода Ernest (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain), що у майбутньому може використовуватися для дослідження Місяця та Марса.
Апарат уже продемонстрував вищу швидкість, покращену автономність і здатність пересуватися складною місцевістю без постійного контролю людини.
Тести проходили в пустелі Колорадо на півдні Каліфорнії. Під час випробувань чотириколісний ровер подолав близько 26 км із мінімальним втручанням інженерів.
Чим Ernest відрізняється від нинішніх марсоходів
Прототип створили в Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) у Південній Каліфорнії. Його довжина становить близько 1,2 м.
На відміну від шестиколісних марсоходів Curiosity та Perseverance, Ernest може піднімати кожне колесо окремо, щоб долати складні перешкоди. Крім того, апарат отримав розширені можливості самостійного ухвалення рішень.
За словами керівника випробувань Ісси Неснаса, технології, які відпрацьовують на Ernest, можуть лягти в основу майбутніх місій із дослідження важкодоступних районів Місяця та Марса.
Команда розглядає можливість створення ровера, який буде приблизно вдвічі більшим за нинішній прототип і зможе виконувати тривалі далекі подорожі поверхнею Місяця.
Під час останньої серії тестів Ernest рухався зі швидкістю до 1 км/год протягом 37 годин за сім днів випробувань. Це приблизно вдесятеро швидше за максимальну швидкість, яку зазвичай розвивають Curiosity та Perseverance.
Планетолог JPL Джеймс Кін порівняв потенціал нової машини з науковою експедицією на колесах.
— Можна було б здійснити справжню наукову подорож Місяцем або Марсом на такому транспорті, — зазначив він.
Активна підвіска та рух у будь-якому напрямку
Першочерговою метою розробників було створення відносно простого й недорогого ровера, який став би розвитком системи підвіски rocker-bogie. Саме ця технологія використовується на всіх марсоходах NASA ще з часів місії Sojourner.
Ernest отримав активну підвіску, яка дозволяє змінювати розподіл ваги між колесами залежно від умов руху. Два керовані шарніри спереду дають змогу використовувати різні способи пересування, зокрема долати перешкоди, рухатися по складному рельєфу та виконувати маневри, недоступні для традиційних планетоходів.
Завдяки спеціальному механізму апарат може перемикатися між активною та пасивною підвіскою. Пасивний режим менш ефективний на складному рельєфі, проте потребує менше енергії.
Усі чотири колеса можуть повертатися незалежно одне від одного, тому ровер здатний рухатися не лише вперед чи назад, а й убік.
Перед створенням фінальної версії команда побудувала два менші прототипи та протестувала 11 різних конфігурацій активної підвіски. Випробування проводили на штучному місячному ґрунті з різними кутами нахилу поверхні.
ШІ навчив ровер діяти самостійно
Після завершення розробки апарат ще потребував постійного управління оператором. Щоб навчити його працювати автономно, інженери застосували метод навчання з підкріпленням — один із напрямів штучного інтелекту, коли робот навчається через взаємодію з навколишнім середовищем.
Для цього в JPL створили високоточне віртуальне середовище, яке відтворює поведінку реального ровера. До симулятора завантажили дані про роботу машини на різних типах поверхонь, після чого провели тисячі годин цифрових випробувань на обчислювальному кластері.
Після кількох місяців тренувань Ernest перевірили на спеціальному полігоні Mars Yard. Там для нього підготували маршрут із піщаними хвилями, купами каміння, східцями та крутими схилами.
Ровер успішно подолав усі перешкоди самостійно, після чого пройшов ще низку подібних тестів.
Зараз команда NASA працює над наступним етапом розвитку автономності. Планується, що Ernest не лише визначатиме, коли використовувати активну підвіску, а й самостійно обиратиме оптимальний маршрут, обходячи небезпечні ділянки та долаючи прохідні перешкоди.
