Программное обеспечение для управления полетами беспилотников нового поколения — это лишь одна из 25 технологий для Красной планеты, разработку которых космическое агентство профинансировало в этом году.
Когда инженеры НАСА хотят проверить концепцию исследования Красной планеты, им приходится искать способы создать на Земле условия, подобные марсианским. Затем они испытывают, дорабатывают и повторяют.
Как испытывают оборудование
Именно поэтому в начале этого года команда из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии отправила три исследовательских дрона в Национальный парк Долина Смерти и пустыню Мохаве в Калифорнии. Им нужны были безжизненные, безликие пустынные дюны для оттачивания навигационного программного обеспечения. Эта работа, получившая название Extended Robust Aerial Autonomy , — лишь один из 25 проектов, финансируемых в прошлом году Программой исследования Марса агентства, направленных на расширение границ будущих технологий. Аналогичные дюны на Марсе сбивали с толку навигационный алгоритм марсианского вертолета НАСА Ingenuity во время нескольких его последних полетов, включая 72-й и последний полет на Красную планету.
«Ingenuity был разработан для полётов над рельефом местности с хорошей текстурой, оценивая своё движение, ориентируясь на визуальные особенности на земле. Но в конечном итоге ему пришлось пересекать более ровные участки, где это стало сложно», — сказал Роланд Брокерс, исследователь из JPL и пилот дрона. «Мы хотим, чтобы будущие аппараты были более универсальными и им не нужно было беспокоиться о полётах над сложными участками, такими как эти песчаные дюны».
Будь то новое навигационное программное обеспечение, роботы-разведчики, способные исследовать склоны, или планеры дальнего действия, технологии, разрабатываемые Программой исследования Марса, рисуют будущее, в котором роботы смогут проводить исследования самостоятельно — или даже помогать астронавтам выполнять их работу.
Беспилотники в пустыне
Ученые и инженеры НАСА посещают национальный парк Долина Смерти с 1970-х годов, когда агентство готовилось к первым посадкам на Марс с помощью двух космических аппаратов «Викинг» . Обломки вулканических валунов на бесплодных склонах дали одному из участков название «Марсианский холм», где и проводилась значительная часть этих исследований. Почти полвека спустя инженеры JPL испытали систему точной посадки марсохода «Персеверанс» , пролетев над парком на пилотируемом вертолете.
Для испытаний дронов инженеры отправились в конце апреля и начале сентября на песчаные дюны Марс-Хилл и Мескит-Флэтс. Команда JPL получила всего лишь третью в истории лицензию на управление исследовательскими дронами в Долине Смерти. Температура достигала 45 градусов Цельсия; собравшись под выдвижным навесом, члены команды отслеживали перемещение своих дронов на ноутбуке.
Испытательная кампания уже принесла полезные результаты, в том числе о том, как различные фильтры камеры помогают дронам отслеживать землю и как новые алгоритмы могут помочь им безопасно приземляться на загроможденной местности, такой как Марс-Хилл.
«Невероятно волнительно видеть, как учёные используют Долину Смерти как испытательный полигон для исследования космоса», — сказал Майк Рейнольдс, руководитель Национального парка Долина Смерти. «Это убедительное напоминание о том, что парк охраняется не только из-за его живописной красоты или возможностей для отдыха, но и как живая лаборатория, которая активно помогает нам познавать пустынную среду и миры за пределами нашего».
Для дополнительных испытаний во время трёхдневной экскурсии команда отправилась в дюны Дюмон в пустыне Мохаве. В 2012 году здесь проводились испытания системы мобильности марсохода Curiosity, и эти извилистые дюны представляли собой разновидность безликой местности, использовавшейся для тестирования программного обеспечения полётов в Долине Смерти.
«Полевые испытания дают гораздо более полную картину, чем простое изучение компьютерных моделей и ограниченного количества спутниковых снимков», — сказал Натан Уильямс из JPL, геолог из команды, ранее участвовавший в эксплуатации Ingenuity. «Научно интересные объекты не всегда находятся в самых безопасных местах, поэтому мы хотим быть готовыми к исследованию даже более сложных ландшафтов, чем Ingenuity».
Роботы-собаки
Калифорнийская пустыня — не единственный полигон, где в этом году были испытаны марсианские технологии. В августе исследователи из Космического центра имени Джонсона в Хьюстоне отправились в национальный парк Уайт-Сэндс в Нью-Мексико — ещё одно место в пустыне, где NASA уже несколько десятилетий проводит испытания.
Они были там с похожим на собаку роботом под названием LASSIE-M (Legged Autonomous Surface Science In Analogue Environments for Mars). Двигатели в ногах робота измеряют физические свойства поверхности, которые в сочетании с другими данными позволяют LASSIE-M менять походку при столкновении с более мягкой, рыхлой или более корковой поверхностью — эти изменения часто указывают на изменения, представляющие научный интерес.
Целью команды является разработка робота, способного преодолевать каменистую или песчаную местность (оба варианта могут быть опасны для марсохода), ведя разведку впереди людей и роботов, используя приборы для поиска новых научных данных.
Крылья для Марса
Ещё одна концепция программы исследования Марса, профинансированная в прошлом году, — это автономный робот, который обменяет компактность вертолёта Ingenuity на дальность полёта, обеспечиваемую крыльями. Исследовательский центр Лэнгли НАСА в Хэмптоне, штат Вирджиния, разрабатывает многоразовый электрический марсоход Mars Electric Reusable Flyer (MERF), представляющий собой одно крыло с двумя пропеллерами, позволяющими ему вертикально взлетать и зависать в воздухе. (Фюзеляж и хвост были бы слишком тяжёлыми для этой конструкции.) Пока аппарат скользит по небу на высокой скорости, приборы на его брюхе могут составлять карту поверхности.
В разложенном виде MERF достигает длины небольшого школьного автобуса. Инженеры Лэнгли испытывают прототип в уменьшенном масштабе, запуская его в половинный полет над полем кампуса Вирджинии, чтобы изучить аэродинамику конструкции и лёгкость материалов, из которых изготовлен робот, критически важных для полётов в разреженной атмосфере Марса.
С учетом других проектов, направленных на новые формы генерации энергии, оборудование для бурения и отбора проб, а также передовое автономное программное обеспечение, у NASA есть много новых способов исследовать Марс в будущем.
Источники:
Статья является переводом https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-tests-drones-in-death-valley-preps-for-martian-sands-and-skies/
