ERNEST: vikrusis roveris greitesnėms planetų misijoms

Įsivaizduokite roverį, kuris mąsto judėdamas ir juda per žemę kaip dykumos kurjeris. Tokią viziją JPL inžinieriai siekia su ERNEST, kompaktišku keturių ratų prototipu, sukurtu greitai įveikti tokią nelygią, šlaitinę dangą, kuri sustabdė senesnius roverius.

Tik 1,2 metro ilgio ERNEST (pavadinimas reiškia Eksploracinį roverį ekstremaliam šlaitų navigavimui) šalia didžiulių visureigių, kurie anksčiau patruliavo bandymų aikštelėse, atrodo beveik linksmas. Nesižavėkite dydžiu. Pastarojo lauko bandymuose Kolorado dykumoje mažasis roveris palaikė greitį apie 1 kilometrą per valandą. NASA skaičiavimu, tai maždaug dešimt kartų didesnis tempas nei Curiosity ir Perseverance, kai jie vargsta per nelygų reljefą.

Greitis svarbu. Sparčiau keliaujant galima atlikti daugiau mokslinių darbų per trumpesnį laiką, ir tai keičia misijos planavimą: vietoje žingsniavimo link tikslo savaites, roveris, galintis greičiau mąstyti ir judėti, atveria galimybes kelioninio tipo tyrinėjimams per Mėnulio ir Marso kraštovaizdžius. Kaip ERNEST tai pasiekia? Iš dalies mechaninis meistriškumas, iš dalies mašininis mokymasis.

Po kompaktišku korpusu yra pažangi pakabos sistema, kuri perskirsto svorį tarp ratų keičiantis paviršiaus kampams. Priekyje yra du varomi sujungimai, o visi keturi ratai gali suktis nepriklausomai, leidžiantys atlikti šoninius manevrus ir užtikrintai užlipti per kliūtis, kurios užstrigdintų standesnes važiuokles. Paprastai tariant: jis gali šonuoti palei šlaitą, pasukti į tarpą ir užkopti, vietoje to, kad jėga pramuštų vieną kryptį.

Autonomija yra tai, kur ERNEST išsiskiria. JPL inžinieriai pirmiausia treniravo pastiprinamojo mokymosi algoritmus pažįstamoje Marso bandymų aikštelėje, o vėliau jas išbandė realiomis dykumos sąlygomis. Programinė įranga neseka iš anksto užprogramuotų scenarijų. Vietoje to ji mokosi bendraudama su aplinka, tobulindama sprendimus, kuriuos maršrutus rinktis, kada keisti padėtį ir kiek agresyviai siekti greičio, nekelti rizikos mechaniniams pažeidimams.

Bandymai neapsiribojo tik dieniniais važiavimais. Komanda netgi vertino ERNEST visiškoje tamsoje, imituodama prasto apšvietimo scenarijus, tokius kaip Mėnulio aušros ir sutemos, kai šešėliai gilėja ir vaizdinės užuominos blėsta. Šie naktiniai bandymai padėjo sureguliuoti jutiklių sujungimą ir navigacijos procedūras, kad roveris galėtų palaikyti ilgus važiavimus įvairiomis apšvietimo ir reljefo sąlygomis.

„Matome transporto priemonę, kuri gali surengti mokslinį turą, o ne vieną trumpą perėjimą iki tikslo“, sako JPL planetos mokslininkas James Keane, apibūdindamas, kaip nuolatinis judėjimas keičia tai, ką robotinė eksploracija gali pasiekti. JPL technologė Iza Nesnas priduria, kad praktiniai bandymai dykumoje buvo lemiami tobulinant tiek judėjimo įrangą, tiek autonomijos sprendimų rinkinį įvairiausioms paviršių ir apšvietimo sąlygoms, laukiamoms Mėnulyje.

Didesnis, greitesnis ERNEST galėtų vieną dieną apžvelgti visus mėnulio regionus prieš astronautus, žemėlapiuoti saugius maršrutus ir rasti perspektyvias vietas moksliniams tyrimams.

Kelias nuo prototipo iki skraidymo įrangos reikalauja mastelio didinimo ir kvalifikacijos: tvirtesnių medžiagų, radiacijai atsparios elektronikos ir griežtų ištvermės bandymų. Vis dėlto ERNEST mechaninės lankstumo ir adaptuojamos intelektualumo derinys žymi poslinkį roverių mąstyme. Vietoje to, kad būtų statomi vis didesni ir lėtesni platformos, dizaineriai tyrinėja vikrias, išmanias mašinas, galinčias nuvykti toliau ir grąžinti daugiau mokslo per dieną.

Jei lauko bandymai ir toliau duos naudą, naujos kartos planetų roveriai gali pasirodyti ne kaip lėti milžinai, o kaip greiti, atsparūs žvalgai, gebantys perbėgti per reljefą ir vieną valandą medžioti kometos fragmentą, o kitą valandą tirti vulkaninę įtrūkį. Kas vadovaus tokiam žvalgymui? Kol kas savo argumentą pateikia mažas, drąsus roveris ERNEST.