Rover i astronauta completen el repte de l’Etna

Aquesta part final del projecte “Analog-1” de l’ESA es va dur a terme com a part d’una campanya més gran multiagència i multirover, organitzada pel DLR Centre Aeroespacial Alemany. Les xarxes robòtiques autònomes per ajudar les societats modernes, ARCSel projecte va investigar la capacitat dels robots autònoms per col·laborar i compartir dades en xarxa.

El rover Interact de quatre rodes i dos braços de l’ESA va ser construït per l’Agència. Laboratori d’interacció robot humà i modificat per als vessants accidentats del volcà. Aquest robot formava part d’un equip format per dos vehicles mòbils DLR (Unitats Lightweight Rover 1 i 2) juntament amb un aterratge “lunar” fix que subministrava WiFi i energia als rovers, a més d’un drone per a la cartografia de superfície. El Institut de Tecnologia de Karlsruhe va aportar el rastreig Scout semblant al centpeus, optimitzat per a terrenys difícils, que també podria servir de relleu entre Interact i l’aterrador, augmentant la seva àrea efectiva d’operacions.

L’entrega de pedres del rover a l’aterrador va marcar la conclusió d’una missió simulada de quatre dies en què un rover va aterrar a la Lluna per recollir mostres, guiat per un centre d’operacions rover i una sala de fons científica a la Terra, i un astronauta a bord del vehicle. estació lunar Gateway. Les operacions del rover es van coordinar des de ESOC a Alemanya, mentre que l’astronauta i els científics es van mantenir en habitacions separades en un hotel proper.

“Una missió simulada com aquesta és essencialment un joc de rol en el qual és molt important que els jugadors de l’escenari experimentin una immersió completa”. va dir el director del projecte Analog-1, Kjetil Wormnes.

“En aquest cas, això significava que els operadors de rover de l’ESOC, així com els científics de la rebuig de la ciència i, per descomptat, l’astronauta a bord del nostre Gateway lunar analògic, tots necessitaven sentir que estaven a la Lluna. El Mont Etna va ser escollit com a lloc analògic per la seva excel·lent geologia semblant a la lluna, que permet una immersió adequadament profunda, mentre que l’astronauta i els científics estaven separats en un hotel a la propera Catània”.

Per al màxim realisme, es va afegir un segon de retard del senyal al sistema de control del rover, equivalent al temps que necessitarien les ordres per viatjar entre l’estació Gateway i la superfície lunar. El El mètode de control de retroalimentació de força ha estat dissenyat per funcionar amb aquests retards.

Kjetil va afegir: “Va ser una configuració difícil, però els sistemes van funcionar molt bé, i vam aprendre molt sobre com operar un rover a la Lluna que ens pot ajudar quan ho fem de veritat en el futur. Estem molt contents perquè va necessitar molta feina per arribar a aquest punt, i les proves aquí a l’Etna es van retardar repetidament a causa de la COVID-19”.

Thomas Reiter va comentar: “Hem après moltes coses sobre la col·laboració entre el control terrestre a la Terra i la tripulació a bord d’una estació espacial que orbita la Lluna, tots dos operant un rover a la superfície; aquesta operació “compartida” pot ser extremadament eficient, molt més eficient. que si qualsevol dels dos bàndols ho fes sol”.

Thomas Krueger, al capdavant del Human Robot Interaction Lab de l’ESA, va dir: “L’èxit d’avui és emocionant perquè vol dir que ara podem considerar aquest mètode de control de retroalimentació de força provat i llest per presentar-se a la taula amb els nostres socis internacionals en la planificació de futures exploracions lunars. .”

“Ha estat un llarg camí per arribar a aquest punt: el nostre equip va començar a treballar en el concepte fa més d’una dècada, augmentant progressivament més complexitat. Vam començar amb un joystick senzill que podia ser controlat a distància per un astronauta en òrbita estudiant la percepció de la retroalimentació de força en ingravidesa, després el nostre laboratori va desenvolupar el rover Interact expressament per ser operat des de l’espai. A continuació, vam passar a la primera campanya de prova Analog-1 a gran escala, dirigit per Luca Parmitano des de l’Estació Espacial Internacional a través d’un paisatge lunar simulat en un hangar holandès.”

L’única prova que va quedar sense fer va ser demostrar que el sistema podia fer front a la imprevisibilitat inherent d’un entorn natural a l’aire lliure, que ara s’aconsegueix amb aquesta darrera campanya de l’Etna. Thomas Reiter es va enfrontar a un fort pendent i les rodes del rover quedaren atrapades a la sorra, però tot i així va aconseguir recuperar les mostres i tornar-les a l’aterratge que esperava.

Thomas Krueger va afegir: “Hi ha molta sofisticació incrustada al rover. El que aviat vam descobrir va ser que la supervisió remota contínua era molt exigent per a l’operador d’astronauta, de manera que vam afegir funcions per reduir una mica la pressió, equivalent a la conducció assistida que ofereixen els cotxes moderns. Així, per exemple, l’operador pot assenyalar una ubicació i deixar que el mòbil decideixi per si mateix com arribar-hi de manera segura. I la seva xarxa neuronal s’ha programat per reconèixer roques científicament valuoses.

“D’aquesta manera, l’operador té llibertat per centrar la seva atenció en els tipus de tasques prioritàries que els humans estan millor equipats per gestionar. Això va resultar ser un terreny difícil per als vehicles de rodes, així que va ser un gran alleujament veure el bé que va sortir”.

L’últim dia de proves va veure que els rovers van treballar junts per col·locar una sèrie d’antenes “LOFAR” en llocs òptims a la “superfície lunar” per tal de realitzar radioastronomia.

De fet, aquestes antenes eren models de treball, i els astrònoms van passar una nit a la muntanya per realitzar un sondeig del cel de ràdio, aconseguint captar una ràdio de Júpiter, va provocar el pas de la seva lluna volcànica Io pel seu camp magnètic.

“Estic segur que estarem perfectament preparats durant la segona meitat d’aquesta dècada per fer exactament aquest tipus d’operacions compartides entre terra i l’estació espacial, controlant un rover a la superfície de la Lluna”, va concloure Thomas Reiter.

“Per cert, arribarà el moment quan fins i tot els astronautes europeus deixaran les seves petjades a la superfície de la Lluna! I fins i tot en aquest escenari, el funcionament compartit dels sistemes robòtics i la tripulació a la superfície serà extremadament eficient”.