Как будущие роботы-исследователи будут ориентироваться в сложных подземных условиях пещер и лавовых труб на Луне и Марсе? Вот что недавнее исследование опубликовало в Наука Робототехника надеется выступить с докладом, поскольку группа исследователей из Стэнфордского университета изучает возможность использования нового робота-исследователя под названием ReachBot, который потенциально может использовать свою уникальную механическую конструкцию для исследования глубоких пещер и лавовых трубок на Луне и Марсе в будущем.
Здесь, Вселенная сегодня обсуждает это невероятное исследование с доктором Тони Ченом, научным сотрудником Гарвардской лаборатории микроробототехники Гарвардского университета и ведущим автором исследования, относительно мотивации разработки ReachBot, значимых результатов, шагов, которые, по его мнению, необходимо предпринять для того, чтобы ReachBot действительно отправился на Луну, и как ReachBot может внести свой вклад в предстоящие миссии Artemis. Итак, какова была мотивация ReachBot?
Доктор Чен рассказывает Вселенная сегодня«ReachBot начинался как NIAC NASA [NASA Innovative Advanced Concepts] проект, в котором программа сосредоточена на разработке далеко идущих и долгосрочных технологий. Основная мотивация ReachBot — обеспечить роботизированное исследование ранее недоступных планетарных сред (например, лавовых трубок), что может обеспечить интересные научные открытия и достижения».
Уникальность ReachBot заключается в его способности маневрировать на сложной местности, например, на неровных скальных поверхностях, с помощью удлиненных конечностей с поворотными запястьями и захватами, управляемых серией алгоритмов для определения наилучшего курса действий. Это позволяет ReachBot изгибать свое тело различными способами, пересекая как узкие, так и широкие области в ограниченном пространстве, например, трубе или пещере. Концепция ReachBot для использования в марсианских лавовых трубах обсуждалась в исследовании 2021 года (доктор Чен в качестве соавтора), за которым последовали испытания прототипа в исследовании 2022 года (доктор Чен в качестве ведущего автора), усовершенствования прототипа в исследовании 2022 года (доктор Чен в качестве соавтора) и дальнейшие усовершенствования в исследовании 2022 года (доктор Чен в качестве соавтора).
Для этого исследования исследователи провели полевые испытания ReachBot и его возможностей в лавовой трубке в вулканическом поле Лавик-Лейк в пустыне Мохаве в качестве аналога марсианских лавовых трубок, отталкиваясь от предыдущих исследований. Это включало изучение того, как ReachBot может предсказать, как он будет захватывать и схватывать каменистые поверхности, конструкцию захвата, идентификацию и выбор участка каменистой поверхности, а также то, как ReachBot показал себя в лавовой трубке, используя свои удлиненные конечности, которые обеспечивают роботу экстремальную маневренность. В конце концов, исследователи нашли широкий спектр возможных расширений для ReachBot, наряду с предпочтением выпуклых (изогнутых наружу) каменистых поверхностей, которые также могли бы обеспечить более прочное сцепление.
Доктор Чен рассказывает Вселенная сегодня«Лавовые трубки в пустыне Мохаве были выбраны, потому что это была близкая аналогичная пещерная система тому, на что потенциально могли бы быть похожи лавовые трубки на Марсе. Это позволило нам ввести частичную систему ReachBot в эту среду и исследовать, как различные подсистемы работают в реалистичной среде».
Это исследование было проведено международной группой исследователей во главе с Университетом Тренто в Италии, которая успешно построила 3D-карту входа в световой люк лавовой трубки, расположенного в яме Mare Tranquillitatis (MTP) на Луне, используя радиолокационные данные, полученные с помощью Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) NASA. Команда определила, что длина лавовой трубки может составлять десятки метров, а сам световой люк — почти 100 метров в диаметре, отметив, что такие лавовые пещеры могут защитить будущих астронавтов от жесткой солнечной и космической радиации, которая бесконечно обрушивается на лунную поверхность, тем самым открывая потенциал для долгосрочного исследования Луны человеком.
Лавовые трубки давно изучаются для потенциального будущего исследования человеком как Луны, так и Марса, и на данный момент на Луне было обнаружено более 200 световых люков. Защита будущих астронавтов от вредного космического излучения предотвращает потенциально катастрофические последствия для здоровья, включая биологические эффекты, лучевую болезнь, рак и смерть. Возможность заранее отправить робота-исследователя может помочь астронавтам и ученым лучше определить самые идеальные лавовые пещеры, которые астронавты могли бы назвать домом для долгосрочных миссий. Поэтому, какие шаги, по мнению доктора Чена, необходимо предпринять, чтобы ReachBot действительно отправился на Луну?
«В настоящее время только частичный прототип ReachBot был создан и протестирован в соответствующей среде», — говорит доктор Чен. Вселенная сегодня. «В этом проекте необходимо много других технологических разработок, чтобы продвинуть его вперед. Они включают в себя, помимо прочего, дальнейшую разработку выдвижных космических стрел, которые будут более подходящими для применения ReachBot, полноценный прототип системы и дальнейшее тестирование в соответствующих условиях».
Это исследование также проводится в то время, когда NASA планирует отправить людей обратно на Луну впервые с 1972 года в рамках программы агентства Artemis, включая высадку первой в истории женщины и цветного человека на поверхность Луны. Эта программа началась с беспилотной миссии Artemis I, в ходе которой космический корабль Orion совершил несколько пролетов Луны, одновременно испытывая различное летное оборудование во время миссии. За этим последует пилотируемая миссия Artemis II, запуск которой в настоящее время запланирован на сентябрь 2025 года, будет состоять из 10-дневной миссии и четырех астронавтов (трое из NASA и один из Канадского космического агентства), которые совершат пролеты Луны без приземления на поверхность.
Первой пилотируемой посадкой на поверхность Луны станет миссия Artemis III, которая в настоящее время запланирована на сентябрь 2026 года, которая будет проходить вблизи южного полюса Луны в надежде извлечь водяной лед, скрытый в глубоких и темных кратерах, известных как постоянно затененные регионы (PSR). Хотя лавовые пещеры и трубки в настоящее время не являются частью программы, как ReachBot может способствовать предстоящим миссиям Artemis?
«Как вы отметили ранее, ReachBot изначально был разработан как концепция для исследования марсианских лавовых трубок», — рассказывает доктор Чен. Вселенная сегодня. «Но на Луне есть также лавовые трубки, которые ReachBot также может предоставить интересные возможности для исследования. Эти лавовые трубки потенциально могут стать средой обитания для будущих исследователей космоса, и ReachBot может помочь как в исследовании этих пещер, так и в предоставлении важных данных и возможностей для принудительной манипуляции для потенциальных строительных задач».
Как ReachBot поможет улучшить исследование лавовых пещер на Луне и Марсе в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и вот почему мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и смотреть вверх!
