Существует множество миссий в космосе, где используются роботы, но все они имеют свои недостатки – некоторые из них слишком громоздкие, а другие не могут работать без человеческого участия. Научно-исследовательская лаборатория по реактивному движению НАСА проводит тестирование универсального робота, который сможет автономно составлять карты, перемещаться и исследовать места, к которым раньше не было доступа. Этот робот, названный EELS, имеет форму змеи, что значительно облегчает его передвижение. Его основной целью является поиск признаков жизни в океане, скрытом под ледяной корой луны Сатурна – Энцелада, спускаясь через узкие жерла на поверхности, через которые выбрасываются гейзеры в космос. Хотя тестирование и разработка все еще продолжаются.

Космические роботы используются не только для исследования космоса, но и для выполнения различных задач на Международной космической станции. Роботы могут проводить внешние работы, манипулировать оборудованием и даже помогать астронавтам с выполнением задач.

Создание робота для покорения космоса

Команда Лаборатории реактивного движения НАСА работает над созданием змееподобного робота, который сможет отправляться в места, которые еще не исследовали люди. Они работают очень быстро, создавая, тестируя, учась, корректируя и повторяя. Этот робот называется EELS и способен безопасно передвигаться по самым разнообразным местностям на Земле, Луне и за ее пределами, включая волнистый песок, лед, стены скал, кратеры, подземные лавовые трубы и лабиринтные пространства внутри ледников.

Существуют планы на создание космических роботов, которые смогут осуществлять добычу ресурсов на астероидах и других небесных телах. Фото: NASA / JPL-Caltech

Как отмечает руководитель проекта EELS Мэтью Робинсон, роботы бывают не в состоянии проникнуть в места, которые доступны только для EELS. Хотя некоторые роботы более эффективны в определенных типах местности, концепция EELS основана на его универсальности. Когда робот направляется на неизвестные территории, лучше всего использовать универсальность, способную принимать независимые решения и готовиться к неопределенности.

Особенности космического робота

В 2019 году команда проекта начала работать над первой версией робота EELS и вносила в него изменения. Они проводили ежемесячные испытания, чтобы улучшать аппаратное и программное обеспечение, чтобы EELS мог работать автономно. Робот, который называется EELS 1.0, имеет длину 4 метра и весит около 100 килограммов. Он состоит из 10 одинаковых сегментов, которые вращаются, чтобы передвигаться, используя винтовую резьбу, тягу и сцепление. Команда использовала различные виды винтов, включая белые пластиковые – диаметром 20 сантиметров для более рыхлой местности и более узкие и острые из черного металла для льда.

У Энцелада есть «тайная жизнь» под его заснеженной поверхностью. Космические аппараты обнаружили, что под ледяным покровом находится океан жидкой воды, который может содержать органические соединения и даже простейшие формы жизни.

EELS проходил испытания в различных условиях, включая песчаные, снежные и ледяные, от Марсианского двора в JPL до специально созданной «игровой площадки для роботов» на горнолыжном курорте в Южной Калифорнии, а также на крытом катке.

Ученые заметили, что хотя есть много учебников о проектировании транспортных средств с четырьмя колесами, нет ни одного о том, как создать автономного робота-змею, который мог бы исследовать территории, где никогда не ступала нога машины.

EELS и его способность к адаптации

Из-за задержек в связи между Землей и глубоким космосом, был создан робот EELS, способный автономно определять окружающую среду, оценивать риски, перемещаться и собирать данные с помощью еще не известных научных инструментов. Цель заключается в том, чтобы робот мог самостоятельно восстановить свою работу в случае возникновения непредвиденных обстоятельств. Роботу необходимо понять, что такое дорога, и последовать по ней, а затем спуститься с высоты, не рискуя упасть.

EELS создает трехмерную карту окружающей среды с помощью четырех пар стереокамер и лидара, похожего на радар, но использующего короткие лазерные импульсы вместо радиоволн. На основе полученных данных навигационные алгоритмы определяют наиболее безопасный путь. Целью было создание библиотеки «походок», то есть способов, которыми робот может двигаться в ответ на различные трудности рельефа, начиная от бокового движения и заканчивая скручиванием в кольцо.

Разные винты служат своим задачам. Фото: NASA / JPL-Caltech

В окончательной версии робота будет 48 актуаторов, по сути, это небольшие моторы, обеспечивающие гибкость в принятии различных конфигураций, но усложняющие работу команды разработчиков аппаратного и программного обеспечения. Многие из них имеют встроенные датчики силы и крутящего момента, работающие как кожа, чтобы EELS мог чувствовать, с какой силой он воздействует на рельеф. Это помогает ему перемещаться вертикально в узких желобах с неровной поверхностью, настраиваясь на одновременное отталкивание от противоположных стен, как скалолаз.

В прошлом году команда EELS столкнулась с трудными испытаниями, когда опустила сегмент робота с камерами и лидаром в вертикальную шахту на леднике Атабаска в Канадских Скалистых горах. В этом году в сентябре они планируют вернуться в это место, которое является аналогом ледяных лун в Солнечной системе, с новой версией робота, предназначенной для проверки подповерхностной мобильности. Команда собирается установить набор датчиков для мониторинга химических и физических свойств ледника, которые EELS в конечном итоге сможет использовать на отдаленных участках.