Neseniai NASA reaktyvinio varymo laboratorija paskelbė, kad kuria mažą dronų sraigtasparnį, skirtą pasirodyti būsimiems Marso roveriams. Kodėl „Mars rovers“ turėtų tokį robotų vadovą? Atsakymas yra tas, kad važiuoti Marsu yra tikrai sunku.
Čia, Žemėje, robotai, tyrinėjantys ugnikalnių ratlankius arba padedantys gelbėtojams, gali būti valdomi nuotoliniu valdymu, naudojant vairasvirtę. Taip yra todėl, kad radijo signalai robotą iš jo valdymo centro pasiekia beveik akimirksniu. Vairuoti Mėnulyje nėra daug sunkiau. Šviesos greičiu sklindantys radijo signalai kelionei į Mėnulį ir atgal užtrunka apie dvi su puse sekundės. Šis uždelsimas nėra pakankamai ilgas, kad galėtų rimtai trukdyti vairuoti nuotolinio valdymo pultu. Aštuntajame dešimtmetyje sovietų kontrolieriai tokiu būdu važiavo „Lunokhod“ mėnulio apvažiavimais, sėkmingai ištyrę daugiau nei 40 km mėnulio reljefą.
Važiuoti Marsu yra daug sunkiau, nes jis yra daug toliau. Priklausomai nuo jo padėties žemės atžvilgiu, signalai kelionei pirmyn ir atgal gali trukti nuo 8 iki 42 minučių. Iš anksto užprogramuotos instrukcijos turi būti siunčiamos roveriui, kurį jis pats vykdo. Kiekvienas Marso automobilis reikalauja kruopštaus planavimo valandų. Inžinieriai atidžiai tikrina stereofoninius vaizdus, padarytus roverio navigacijos kameromis. Vaizdai iš erdvėlaivių, skriejančių aplink Marsą, kartais pateikia papildomos informacijos.
Roveris gali būti užprogramuotas arba tiesiog vykdyti iš Žemės siunčiamų vairavimo komandų sąrašą, arba jis gali naudoti savo navigacijos kamerų padarytus ir borto kompiuteriuose apdorotus vaizdus, kad galėtų išmatuoti greitį ir pats aptikti kliūtis ar pavojus. Jis netgi gali nubrėžti savo saugų kelią į nurodytą tikslą. Greičiausias yra važiavimas pagal instrukcijas iš žemės.
Tokiu būdu „Mars Exploration Rovers“ dvasia ir galimybė galėtų nuvažiuoti iki 124 metrų per valandą. Tai atitinka maždaug Amerikos futbolo aikštės ilgį. Tačiau šis režimas taip pat buvo mažiausiai saugus.
Kai roveris aktyviai vadovaujasi savo kameromis, progresas yra saugesnis, tačiau daug lėtesnis dėl visų reikiamų vaizdų apdorojimo. Jis gali progresuoti tik 10 metrų per valandą, tai yra maždaug atstumas nuo tikslo linijos iki 10 jardų linijos Amerikos futbolo aikštėje. Šis metodas turi būti naudojamas visada, kai roveris neturi aiškaus būsimo maršruto vaizdo, o tai dažnai nutinka dėl nelygaus ir kalvoto reljefo.
Nuo 2015 m. Pradžios toliausiai „Curiosity“ nuvažiavo per vieną dieną 144 metrus. Ilgiausia „Opportunity“ paros atkarpa buvo 224 metrai, atstumas buvo dviejų Amerikos futbolo aikščių ilgis.
Jei antžeminiai kontrolieriai galėtų geriau suprasti einantį kelią, jie galėtų parengti instrukcijas, leidžiančias būsimam roveriui saugiai nuvažiuoti per dieną daug toliau.
Štai kur kilo drono sraigtasparnio idėja. Sraigtasparnis kiekvieną dieną galėtų išskristi prieš roverį. Vaizdai, padaryti iš jo antenos taško, būtų neįkainojami antžeminių skrydžių kontrolieriams nustatant mokslinio susidomėjimo taškus ir planuojant važiavimo maršrutus ten patekti.
Skraidymas sraigtasparniu ant Marso kelia ypatingus iššūkius. Vienas pranašumas yra tas, kad Marso gravitacija yra tik 38% tokia stipri, kaip Žemės, kad sraigtasparniui nereikėtų generuoti tiek keltuvo, kiek vienos tos pačios masės Žemėje. Sraigtasparnio sraigto mentės sukuria pakėlimą, pastumdamos orą žemyn. Tai sunkiau padaryti Marse nei žemėje, nes Marso atmosfera yra šimtą kartų plonesnė. Norint išstumti pakankamai oro, oro sraigto mentės turėtų suktis labai greitai arba būti labai didelės.
Kopteris turi sugebėti pats skristi naudodamasis išankstinėmis instrukcijomis ir išlaikyti stabilų skrydį iš anksto nurodytu maršrutu. Jis turi kelis kartus nusileisti ir pakilti uolėtame Marso reljefe. Galiausiai jis turi sugebėti išgyventi atšiaurias Marso sąlygas, kur temperatūra kiekvieną vakarą krinta iki 100 laipsnių Fahrenheito ar žemesnė.
JPL inžinieriai suprojektavo 1 kg svorio kopterį; maža dalis „Curiosity“ roverio 900 kg masės. Jo sraigto mentės siekia 1,1 metro atstumu nuo ašmenų galo iki ašmenų galo ir gali suktis 3400 sūkių per minutę. Kūnas yra maždaug audinių dėžutės dydžio.
Kopteris yra varomas saulės energija, o saulės elementų diskas kiekvieną dieną surenka pakankamai energijos, kad galėtų įvykdyti dviejų ar trijų minučių skrydį ir naktį šildytų transporto priemonę. Per tą laiką jis gali nuskristi apie pusę kilometro, rinkdamas vaizdus, kad juos perduotų žemės valdymui. Inžinieriai tikisi, kad žvalgymas, kurį surinks drono kopteris, bus neįkainojamas planuojant roverio pavaras, trigubai padidinant atstumą, kurį galima nuvažiuoti per dieną.
Nuorodos ir tolesnis skaitymas:
Ačiū Markui Maimonei iš NASA reaktyvinio varymo laboratorijos už informaciją apie smalsumo ir galimybės kasdieninius važiavimo atstumus.
J.J. Biesiadecki, P. C. Leger ir M. W. Maimone (2007), „Kompromisai tarp nukreipto ir autonominio vairavimo Marso žvalgybiniuose maršrutizatoriuose“, Tarptautinis robotikos tyrimų žurnalas, 26 (1), 91–104
E. Howell, „Opportunity Mars“ maršrutizatorius nukeliavo per 41 kilometrą link „Maratono slėnio“, „Space Magazine“, 2014 m. Gruodžio mėn.
T. Reyesas: Nepaprasta kelionė, maršrutas „Mars Curiosity“ pasiekia Sharp kalno bazę. Žurnalas „Kosmosas“, 2014 m. Rugsėjis.
Sraigtasparnis galėtų būti „skautas“ Marso roveriams. NASA reaktyvinio varymo laboratorijos pranešimas spaudai. 2015 m. Sausio 22 d.
„Crazy Engineering“: sraigtasparnis „Mars“. NASA reaktyvinio variklio laboratorijos vaizdo įrašas.
„Curiosity“ - NASA Marso mokslo laboratorija.
Marsas - ateities roverio planai. NASA
