Σε μια απομονωμένη περιοχή της ερήμου Κολοράντο στη Νότια Καλιφόρνια, ένα συμπαγές τετράτροχο ρόβερ διένυσε πρόσφατα περίπου 26 χιλιόμετρα με ελάχιστη παρέμβαση από την ομάδα μηχανικών που το παρακολουθούσε. Το πρωτότυπο όχημα, με την ονομασία ERNEST (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain), χρησιμοποιείται από τη NASA για την ανάπτυξη προηγμένων τεχνολογιών αυτονομίας και κίνησης σε δύσβατα εδάφη.
Αναπτυγμένο στο Jet Propulsion Laboratory της NASA στη Νότια Καλιφόρνια, το ERNEST έχει μήκος 1,2 μέτρα. Σε αντίθεση με τα σημερινά ρόβερ του Άρη, διαθέτει τη δυνατότητα να ανυψώνει ανεξάρτητα κάθε τροχό του ώστε να ξεπερνά εμπόδια που θα ακινητοποιούσαν τα ρόβερ Curiosity και Perseverance. Παράλληλα, ενσωματώνει εξελιγμένες δυνατότητες λήψης αποφάσεων, επιτρέποντάς του να λειτουργεί με μεγαλύτερη αυτονομία.
Κατά τις πρόσφατες δοκιμές πεδίου, το ERNEST λειτούργησε ως πλατφόρμα δοκιμών για μια πιθανή μελλοντική σεληνιακή αποστολή που θα απαιτεί πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις και ταχύτητες από αυτές που μπορούν να επιτύχουν τα σημερινά ρόβερ. Η τεχνολογία του θα μπορούσε να συμβάλει στον σχεδιασμό μελλοντικών αποστολών εξερεύνησης στη Σελήνη και πέρα από αυτήν.
«Οι δοκιμές αυτές μάς βοηθούν να βελτιώσουμε τόσο το σύστημα κίνησης όσο και το λογισμικό αυτονομίας, ώστε να ανταποκρίνονται στις ακραίες αποστάσεις και στις διαφορετικές συνθήκες εδάφους και φωτισμού που αναμένονται στη Σελήνη», δήλωσε ο Issa Nesnas, επικεφαλής του πρόσφατου προγράμματος δοκιμών.
Η ομάδα του Nesnas επιδιώκει να αποδείξει ότι είναι εφικτή η κατασκευή ενός ρόβερ διπλάσιου μεγέθους από το ERNEST, ικανού να εκτελεί αποστολές μεγάλων αποστάσεων στη Σελήνη. Κατά την τελευταία εκστρατεία δοκιμών, το όχημα κινήθηκε με ταχύτητα έως 1 χλμ./ώρα, διανύοντας συνολικά 37 ώρες οδήγησης μέσα σε επτά ημέρες δοκιμών. Η ταχύτητα αυτή είναι περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από τη μέγιστη επιχειρησιακή ταχύτητα των Curiosity και Perseverance.
«Με ένα τέτοιο όχημα θα μπορούσε κανείς να πραγματοποιήσει ένα πραγματικό επιστημονικό οδικό ταξίδι στη Σελήνη ή ακόμη και στον Άρη», ανέφερε ο James Keane.
Αρχικά, ο στόχος των μηχανικών ήταν η ανάπτυξη ενός σχετικά απλού και οικονομικού ρόβερ που θα βελτίωνε το δοκιμασμένο σύστημα ανάρτησης rocker-bogie, το οποίο χρησιμοποιείται σε όλα τα ρόβερ του Άρη από την εποχή του Sojourner. Το συγκεκριμένο σύστημα κατανέμει ομοιόμορφα το βάρος στους τροχούς, επιτρέποντας την προσαρμογή σε ανώμαλες επιφάνειες.
Στο ERNEST, η ενεργή ανάρτηση επιτρέπει τη δυναμική ανακατανομή του βάρους μεταξύ των τροχών. Δύο κινητοί σύνδεσμοι στο εμπρόσθιο τμήμα του οχήματος επιτρέπουν διαφορετικούς τρόπους κίνησης, όπως ελιγμούς τύπου «ερπυσμού», βάδισμα με τροχούς και αναρρίχηση πάνω από εμπόδια. Παράλληλα, ένα σύστημα συμπλέκτη επιτρέπει την εναλλαγή μεταξύ ενεργής και παθητικής ανάρτησης, ανάλογα με τις απαιτήσεις του εδάφους και της ενεργειακής κατανάλωσης.
Πριν καταλήξει στη σημερινή μορφή του ERNEST, η ομάδα κατασκεύασε δύο μικρότερα πρωτότυπα μήκους περίπου 60 εκατοστών, δοκιμάζοντας έντεκα διαφορετικές διαμορφώσεις ενεργής ανάρτησης. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε ειδικό χώρο γεμάτο με προσομοιωμένο σεληνιακό έδαφος, όπου αξιολογήθηκαν οι επιδόσεις σε διαφορετικές κλίσεις.
Για να αποκτήσει μεγαλύτερη αυτονομία, η ομάδα αξιοποίησε τεχνικές ενισχυτικής μάθησης (reinforcement learning), μιας μορφής τεχνητής νοημοσύνης κατά την οποία το ρομπότ μαθαίνει μέσω αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον του. Μέσω ενός εξαιρετικά ρεαλιστικού εικονικού περιβάλλοντος προσομοίωσης και χιλιάδων ωρών δοκιμών σε υπολογιστικά συστήματα υψηλών επιδόσεων, το ERNEST εκπαιδεύτηκε να αναγνωρίζει και να αντιμετωπίζει δύσκολα εμπόδια χωρίς ανθρώπινη καθοδήγηση.
Αφού ολοκληρώθηκε η εκπαίδευση, οι μηχανικοί δημιούργησαν μια ειδική πίστα δοκιμών με αμμώδεις κυματισμούς, σωρούς βράχων, σκαλοπάτια και απότομες κλίσεις στο Mars Yard του JPL. Εκεί το ERNEST κατάφερε να κινηθεί αυτόνομα, ξεπερνώντας εμπόδια που θα σταματούσαν ένα συμβατικό ρόβερ με παθητική ανάρτηση.
Η επόμενη φάση του προγράμματος επικεντρώνεται στην ενσωμάτωση προηγμένων συστημάτων πλοήγησης μεγάλης εμβέλειας, ώστε το ρόβερ να μπορεί όχι μόνο να αποφασίζει πώς θα χρησιμοποιεί την ενεργή ανάρτησή του, αλλά και να σχεδιάζει μόνο του την ασφαλέστερη και αποδοτικότερη διαδρομή. Οι τεχνολογίες αυτές θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε μελλοντικές αποστολές που θα εξερευνήσουν ιδιαίτερα δύσβατες περιοχές της Σελήνης και του Άρη.
Οι εργασίες για το ERNEST ξεκίνησαν το 2022 με εσωτερική χρηματοδότηση του JPL και σήμερα υποστηρίζονται από το πρόγραμμα εξερεύνησης του Άρη της NASA και το Γραφείο Στρατηγικής και Ενσωμάτωσης Επιστημών της υπηρεσίας στην Ουάσιγκτον.
Διαβάστε τις Ειδήσεις σήμερα και ενημερωθείτε για τα πρόσφατα νέα.
Ακολουθήστε το Skai.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις.
