Безопасная посадка на астероид – непростое дело. Несмотря на несколько недавних успехов, были и заметные неудачи – наиболее известная из них — спускаемый аппарат «Филы» на корабль 67P/Чурюмов-Герасименко. Следует признать, что это была попытка приземлиться на комету, а не на астероид, но эти два тела имеют много общих опасностей при приземлении. Одним из наиболее распространенных из них является «неоднородная» гравитация. Чтобы решить эту проблему, исследователи из Харбинского технологического института в Китае недавно опубликовали статью, подробно описывающую структуру выполнения «мягких посадок» на астероиды, которая может помочь сделать исследование этих скалистых миров намного более доступным.
Во-первых, было бы полезно понять разницу между «жесткой» посадкой на астероид и «мягкой» посадкой. Жесткая посадка заключается в том, что космический корабль при контролируемом или неконтролируемом спуске приземляется с некоторой силой на поверхность астероида. Обычно это наносит определенный ущерб как астероиду, так и, возможно, даже самому посадочному модулю. До сих пор все успешные приземления астероидов были «жесткими», хотя некоторые из них включали в себя что-то вроде крюка, который позволял им прикрепиться к каменистой поверхности и опуститься вниз.
Напротив, при «мягкой» посадке зонд будет медленно опускаться на поверхность астероида, приземляясь на него практически без ударов и практически не вызывая беспокойства в окрестностях. На астероидах это относительно недорого с точки зрения топлива, поскольку гравитация и, следовательно, сила, необходимая для зависания над ними, на этих мирах ничтожны. Однако даже такая незначительная сила тяжести может затруднить приземление.
Это связано с тем, что гравитация сильно различается в зависимости от различных физических характеристик астероидов, таких как их форма, плотность или состав материала различных частей астероида, а также скорость его вращения. Попытка придумать алгоритм, который мог бы успешно принять все эти данные в качестве входных данных и рассчитать разумную траекторию мягкой посадки, до сих пор оставалась вне досягаемости наших роботов-эмиссаров в эти миниатюрные миры.
Веньюй Фэн и их соавторы считают, что они разработали для этого основу. В первой части их статьи подробно описываются предыдущие методы понимания «неоднородной» гравитации на потенциальных астероидах-мишенях, такие как моделирование астероида как многогранника и присвоение различной гравитационной постоянной каждой грани многогранника.
Хотя это может показаться элегантным решением, оно требует много энергии и времени, что делает использование такого алгоритма для регулировки в полете, по меньшей мере, затруднительным. Другие модели страдают от аналогичных ошибок, включая трудности с моделированием гравитационных полей вблизи поверхности астероида или необходимость детального предварительного знания массы астероида для точного расчета траектории.
В статье исследователи предлагают альтернативу, которая использует ряд достижений в области искусственного интеллекта для точного моделирования гравитационного поля на основе данных, собранных в ходе различных миссий по исследованию астероидов, и использует их для моделирования вероятных гравитационных полей на новом целевом астероиде, используя при этом вычислительная мощность, доступная на самом зонде.
До сих пор их работа носила только теоретический характер – они не проверяли свою модель или даже некоторые из лежащих в ее основе данных, которые работают в реальной среде. Но, как сразу отмечается в статье, эта работа — одна из десятков, появляющихся в области исследования астероидов. Эти успехи миссии «жесткой посадки», очевидно, вдохновили нового генерала исследователей астероидов. Мы надеемся, что эта новая основанная на данных структура взаимодействия с ними приведет к более успешному взаимодействию между роботами и астероидами. Однажды это может привести к первой в истории мягкой посадке на одном из множества маленьких миров нашей Солнечной системы.
Узнать больше:
Фэн и др. — Основа онлайн-моделирования гравитационного поля и оптимизации траектории в сценариях миссии мягкой посадки астероида
UT – Капсула OSIRIS-REx приземлилась! Образцы астероидов возвращены!
UT – В июле астероид подошел некомфортно близко к Земле. Могли ли мы остановить это?
UT – Как приземлиться на комету? Очень осторожно.
Ведущее изображение:
Художественное изображение миссии по возвращению образцов OSIRIS-Rex, едва касающейся Бенну, образцы с астероида успешно взяты.
Кредит – НАСА Годдард.
