NASA u južnoj Kaliforniji testira prototip rovera koji bi budućim misijama mogao omogućiti pristup teže dostupnim područjima Mjeseca i Marsa. Mali četverokotačni ERNEST već je u pustinji prešao 26 kilometara uz minimalnu pomoć inženjera, a njegova glavna prednost nije samo kretanje po neravnom terenu, nego sposobnost da samostalno procjenjuje kako ga prijeći.
ERNEST je u pustinji prešao 26 kilometara
Na dijelu pustinje Colorado u južnoj Kaliforniji NASA je testirala rover koji pokazuje kako bi se budući robotski istraživači mogli kretati po Mjesecu i Marsu. Prototip ERNEST, čiji puni naziv glasi Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain, tijekom testiranja je prešao 26 kilometara po zahtjevnom terenu uz vrlo malo ljudskog upravljanja.
ERNEST je razvijen u NASA-inom Laboratoriju za mlazni pogon (JPL) u južnoj Kaliforniji. Dug je 1,2 metra, ima četiri kotača i zasad služi kao testna platforma. NASA ga koristi za provjeru naprednijeg kretanja po neravnom terenu i za razvoj autonomije, odnosno sposobnosti rovera da tijekom vožnje sam procijeni što može prijeći, a što treba zaobići.
To je posebno važno za buduće misije koje će morati pokrivati veće udaljenosti nego današnji roveri. Curiosity i Perseverance uspješno rade na Marsu, ali njihovo je kretanje vrlo oprezno. Takav pristup ima smisla na planetu udaljenom milijunima kilometara, no ograničava područje koje rover može istražiti tijekom misije.
ERNEST je tijekom nedavne testne kampanje vozio ukupno 37 sati kroz sedam dana povremenih vožnji. Dosegnuo je brzinu do 1 kilometar na sat, što je oko deset puta više od brzine kojom Curiosity i Perseverance mogu sigurno voziti autonomno.
NASA želi rover za duge znanstvene rute
ERNEST nije zamišljen kao gotov rover za sljedeće lansiranje. Njegova je uloga provjeriti tehnologiju koja bi se mogla ugraditi u veće vozilo dugog dometa, posebno za buduće misije na Mjesecu.
Takav rover mogao bi istraživati mnogo šire područje od neposredne okolice mjesta slijetanja. Umjesto da se zadrži oko jedne lokacije, mogao bi povezivati udaljene geološke točke i pritom znanstvenicima dati širu sliku terena.
Issa Nesnas, glavni tehnolog u JPL-u i voditelj autonomije za koncept mogućeg budućeg lunarnog rovera dugog dometa, rekao je da ova testiranja pomažu u doradi sustava za kretanje i autonomnu navigaciju na velikim udaljenostima, kroz različite vrste terena i svjetlosne uvjete koji se očekuju na Mjesecu.
Mjesec za rover nije jednostavno okruženje. Rover se ondje može susresti s finom prašinom, kamenjem, strmim nagibima i dugim sjenama koje otežavaju procjenu terena. U blizini polarnih područja, koja su posebno zanimljiva za buduća istraživanja, svjetlosni uvjeti mogu biti još zahtjevniji.
Zato NASA ne razvija samo brži rover. Razvija vozilo koje mora znati kada usporiti, kada promijeniti način kretanja i kada odabrati sigurniju rutu.
Kotači se podižu, ovjes mijenja način rada
ERNEST se oslanja na iskustvo stečeno s NASA-inim marsovskim roverima, ali uvodi drukčiji pristup kretanju. Roveri od Sojournera nadalje koriste takozvani “rocker-bogie” ovjes, pasivni sustav poluga i zglobova koji pomaže kotačima da prate neravan teren i ravnomjernije rasporede težinu vozila.
Taj se sustav pokazao pouzdanim tijekom više desetljeća istraživanja Marsa. No ERNEST testira aktivniji pristup. Svaki njegov mrežasti kotač može se podignuti kako bi rover lakše prešao prepreke koje bi za današnje rovere bile preteške ili previše rizične.
Dva pogonjena prednja zgloba omogućuju vozilu više načina kretanja. ERNEST može mijenjati položaj kotača, penjati se preko prepreka i voziti bočno. Kada je teren jednostavniji, može prijeći u pasivni način rada kako bi trošio manje energije. Kada teren postane zahtjevniji, aktivni ovjes daje mu veću pokretljivost.
Do sadašnje verzije rovera nije se došlo izravno. Inženjeri su prvo izradili dva manja prototipa, svaki dug oko 0,6 metara. U prikolici ispunjenoj materijalom koji oponaša lunarni regolit mjesecima su testirali različite izvedbe ovjesa i nagibe terena. Nakon 11 konfiguracija odabran je dizajn koji je zatim povećan na današnju verziju ERNEST-a.
Hardver je dovršen u rujnu 2024., ali ERNEST tada još nije mogao samostalno birati način kretanja. Operater ga je morao ručno voditi preko prepreka. Sljedeći korak bio je naučiti rover da dio tih odluka donosi sam.
Virtualni trening prije stvarnog terena
Za razvoj autonomije tim je upotrijebio učenje potkrepljenjem, oblik umjetne inteligencije u kojem sustav uči kroz pokušaje, pogreške i povratne informacije iz okoline. U JPL-ovom laboratoriju za dinamiku i simulacije u stvarnom vremenu razvijeno je virtualno okruženje koje vjerno oponaša ponašanje rovera.
U simulator su uneseni podaci iz stvarnih testova, uključujući reakcije hardvera na različite vrste podloge. Zatim su na snažnom računalnom sustavu pokretane brojne simulacije istodobno. U pojedinim vikendima tim je mogao odraditi tisuće sati virtualnog testiranja.
Nakon mjeseci takvog treninga, ERNEST je prebačen na JPL-ov Mars Yard, vanjski testni poligon s pijeskom, kamenjem, stepenicama, nagibima i nakupinama krša. Ondje je samostalno prelazio prepreke koje bi zaustavile rover s običnim pasivnim ovjesom.
NASA sada želi spojiti tu sposobnost s pametnijim planiranjem rute na većim udaljenostima. ERNEST bi trebao sam procijeniti može li neku prepreku prijeći, treba li promijeniti način kretanja ili je sigurnije odabrati drugi put.
Takve mogućnosti mogle bi promijeniti način na koji budući roveri istražuju Mjesec i Mars. Umjesto sporog kretanja oko jedne lokacije, misije bi mogle planirati dulje rute, povezivati udaljene znanstvene ciljeve i ulaziti u područja koja su današnjim roverima još predaleka ili prezahtjevna.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
