В этом и следующем десятилетии несколько космических агентств отправят пилотируемые миссии на Луну впервые со времен эры Аполлона. Кульминацией этих миссий станет создание постоянной лунной инфраструктуры, включая среду обитания, с использованием местных ресурсов. Использование ресурсов на месте (ISRU). Сюда будет входить лунный реголит, который роботы, оснащенные аддитивным производством (3D-печатью), будут использовать для создания строительных материалов. Эти операции будут использовать достижения в области телеоперации, когда диспетчеры на Земле будут удаленно управлять роботами на поверхности Луны.
Согласно новому исследованию ученых Бристольского университета, технология стала на шаг ближе к реализации. С помощью виртуальной симуляции команда выполнила задачу по сбору образцов и отправила команды роботу, который имитировал действия симуляции в реальной жизни. Тем временем команда следила за симуляцией, не требуя прямых трансляций с камер, которые на Луне подвержены задержкам связи. Этот проект эффективно демонстрирует, что метод команды хорошо подходит для телеопераций на поверхности Луны.
В рамках программы НАСА «Артемида», «Лунной деревни» ЕКА и Китайской программы исследования Луны (Чанъэ) космические агентства, исследовательские институты и коммерческие космические компании исследуют способы извлечения ценных ресурсов из лунного реголита (он же лунная пыль). . К ним относятся вода и кислород, которые можно использовать для удовлетворения основных потребностей космонавтов и создания жидкого водорода и кислорода-вытеснителя. Дистанционное обращение с реголитом будет иметь важное значение для этой деятельности, поскольку лунная пыль абразивна, имеет электростатический заряд и с ней трудно обращаться.
В состав команды вошли исследователи из Школы инженерной математики и технологий Бристольского университета, которые проводили эксперимент в Европейском центре космических приложений и телекоммуникаций (ESA-ESCAT) Европейского космического агентства в Харвелле, Великобритания. Исследование, описывающее их эксперимент, было представлено на Международной конференции по интеллектуальным роботам и системам 2024 года (IROS 2024) в Дубае и опубликовано в исследовательском журнале Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE).
Как объяснил ведущий автор Джо Лука, доктор философии Бристольской школы инженерной математики и технологий:
«Один из вариантов может заключаться в том, чтобы астронавты использовали эту симуляцию для подготовки к предстоящим миссиям по исследованию Луны. Мы можем настроить силу гравитации в этой модели и обеспечить тактильную обратную связь, чтобы дать астронавтам представление о том, как лунная пыль будет чувствовать себя и вести себя в лунных условиях, которые имеют шестую часть гравитационного притяжения Земли. Это моделирование также может помочь нам управлять лунными роботами удаленно от Земли, избегая проблемы задержек сигналов».
Виртуальная модель, созданная командой, также может снизить затраты, связанные с разработкой лунных роботов для институтов и компаний, исследующих эту технологию. Традиционно эксперименты по строительству Луны требовали создания симуляторов с теми же свойствами, что и реголит, и доступа к передовым объектам. Вместо этого разработчики могут использовать это моделирование для проведения первоначальных тестов своих систем, не неся при этом дорогостоящих затрат.
Заглядывая в будущее, команда планирует изучить потенциальные нетехнические барьеры этой технологии. Это будет включать в себя то, как люди взаимодействуют с этой системой, где связь имеет задержку туда и обратно от 5 до 14 секунд. Это ожидается для миссий «Артемида», в отличие от 3-секундной задержки, наблюдаемой у миссий «Аполлон» из-за увеличения задержек в сети дальнего космоса (DSN). Сказал Лука:
«Модель предсказала результат задачи по сбору имитатора реголита с достаточной точностью, чтобы считаться эффективной и заслуживающей доверия в 100% и 92,5% случаев. В следующем десятилетии мы увидим несколько пилотируемых и беспилотных миссий на Луну, таких как программа НАСА «Артемида» и китайская программа «Чанъэ». Это моделирование может стать ценным инструментом для поддержки подготовки или проведения этих миссий».
Дополнительная литература: Бристольский университет
