Обычно миссии на поверхности Марса проводятся очень осторожно и медленно. Задержка связи между Землей и роботами-исследователями в зависимости от взаимного расположения наших планет составляет от 4 до 22 минут, а ограниченная пропускная способность передачи данных данных создает дополнительные трудности.
Из-за этого ученым приходится тщательно планировать каждый шаг заранее, и даже самые современные марсоходы движутся медленно, чтобы сэкономить энергию и избежать опрокидывания или поломки, преодолевая обычно всего по нескольку сотен метров в день. В результате площадь изучаемой территории оказывается очень небольшой и собирать на ней геологические данные невероятно трудно.
Ученые из Швейцарии предложили новый путь преодоления этих ограничений. Они успешно испытали полуавтономного робота, который не требует постоянного управления с Земли и может самостоятельно перемещаться от одной цели к другой, собирая данные. Оснащенный компактными инструментами робот мог последовательно анализировать несколько образцов породы и независимо проводить измерения.
Для демонстрации концепции ученые использовали четвероногого робота ANYmal, оборудованного роботизированной рукой с двумя инструментами: микроскопическим тепловизором MICRO и портативным рамановским спектрометром, разработанным для конкурса ESA-ESRIC Space Resources Challenge. Проект был реализован совместно лабораторией робототехнических систем ETH Zurich, университетами Цюриха, Берна и Базеля.
Эксперименты проходили в специализированной лаборатории Базельского университета, которая имитирует уникальные условия поверхности Красной планеты с помощью аналоговых пород, реголита и освещения. Во время испытаний робот успешно и полностью автономно перемещался к выбранным целям, делал измерения инструментами с помощью манипулятора и передавал изображения и спектральные данные для анализа.
Система успешно определила различные типы пород: гипс, карбонаты, базальты, дунит и анортозит. Многие из этих материалов имеют особую ценность для будущих миссий. Например, присутствие дунита (богатого оливином и оксидами), анортозита (содержащего анортит) и некоторых оксидов, в частности, рутила, может указывать на наличие на Марсе полезных ресурсов.
Авторы работы сравнили два подхода: традиционный, при котором ученые управляют роботом для изучения одной, строго определенной цели, и полуавтономный, где робот последовательно изучает несколько целей. Разница в скорости оказалась впечатляющей: мультицелевые миссии завершались всего за 12−23 минуты, тогда как сопоставимая миссия под управлением человека занимала 41 минуту.
Даже при такой повышенной скорости робот сохранял высокую научную эффективность. В одном из тестов он правильно идентифицировал каждую выбранную цель. Это подтверждает, что даже компактные инструменты могут давать значимые научные результаты при работе в автономном режиме.
Предложенный учеными подход позволит будущим миссиям сканировать гораздо большие области планетарных поверхностей за меньшее время. Без постоянного человеческого контроля роботы смогут свободнее перемещаться по местности, быстро анализировать породы и собирать ценные данные. Ученые будут просматривать поступающую информацию и решать, какие места заслуживают более детального изучения.
По мере планирования новых миссий на Луну, Марс и другие небесные тела полуавтономные роботы могут сыграть ключевую роль, значительно ускоряя как разведку ресурсов, так и поиск признаков прошлой жизни.
Ранее ученые показали на видео робота-паука для марсианских пещер.