NASA turi didelių problemų: atskleista priežastis, kodėl marsaeigiai nuolat stringa svetimų pasaulių paviršiuje

Pirmasis nuotoliniu būdu valdomas robotas iš Žemės buvo paleistas dar 1970 metais, tačiau tik dabar, praėjus daugiau nei pusei amžiaus, mokslininkai galutinai išsiaiškino, kodėl šie inžinerijos stebuklai neretai įstringa svetimų pasaulių grunte.

Viskonsino universiteto Madisone mechanikos inžinierius Danas Negrutas aiškina, kad raktas slypi paprastoje, bet iki šiol neįvertintoje idėjoje, būtina atsižvelgti ne tik į gravitacijos poveikį pačiam roveriui, bet ir į tai, kaip ji veikia smėlį ar dulkes. Šis požiūris leidžia daug tiksliau prognozuoti, kaip marsaeigis ar mėnuleigis judės svetimos planetos paviršiumi.

Iki šiol daugelis projektavimo bandymų atsižvelgdavo į sumažintą gravitaciją Mėnulyje ar Marse, tačiau mažiau dėmesio buvo skiriama tam, kad ir pats gruntas tokiomis sąlygomis elgiasi visiškai kitaip.

Iššūkiai, su kuriais susiduria roveriai

Sukurti robotą, kuris patikimai veiktų svetimoje aplinkoje, yra gerokai sudėtingiau nei tokį, kuris dirbtų Žemėje. Kai kurios Marsą tyrinėjančios misijos buvo prarastos dėl didžiulių dulkių audrų, kurios užnešdavo saulės baterijas smėliu ir neleisdavo įrenginiams generuoti elektros.

Kita problema yra gravitacija. Mažesnė jos jėga lemia, kad robotų judėjimas keičiasi, todėl inžinieriai privalo atsižvelgti į šį veiksnį. Vis dėlto net ir su tokiais skaičiavimais marsaeigiai dažnai įstringa, o valdymo komandoms Žemėje tenka atlikti sudėtingas manevrų sekas, kad juos išlaisvintų. 

Daugeliu atvejų tai pavyksta, tačiau būna ir išimčių, pavyzdžiui, NASA marsaeigis „Spirit“ 2009 metais įstrigo minkštame Marso grunte ir taip ir liko nejudėti.

Kompiuterinė simuliacija atskleidė esminę klaidą

Naudodami fizikos principais paremtą simuliacijų sistemą „Project Chrono“, Negrutas su kolegomis pabandė išsiaiškinti, kodėl taip nutinka. Palyginus realius bandymus smėlingose vietose su modeliavimu, buvo aptiktas svarbus neatitikimas. 

Paaiškėjo, kad ankstesni Mėnulio ar Marso gruntą imituojantys bandymai praleisdavo vieną itin reikšmingą detalę, tai smėlis skirtingoje gravitacijoje elgiasi visiškai kitaip.

Mėnulio ir Marso dulkės yra purios, minkštesnės nei Žemėje, lengviau slenka ir trukdo ratams sukti trauką. Dėl to ratai daug greičiau praranda sukibimą ir ima suktis vietoje, panašiai kaip automobilis, įvažiavęs į slidžią purvo balą ar labai birų dykumos smėlį.

Atrasta žinia gali pakeisti būsimų misijų sėkmę

Šis atradimas gali būti trūkstama dėlionės dalis, padėsianti ateityje išvengti panašių problemų ir neleisianti tyrinėjimo robotams įstrigti. Pasak Negruto, tyrimas parodė, kaip svarbu taikyti realistiškas, fizika paremtas simuliacijas, kad būtų galima tiksliai įvertinti robotų judėjimą granuliuotame grunte svetimose planetose.

Mokslininkas pabrėžė, kad universiteto laboratorijai sukurti programinę įrangą, kurią realiai naudoja NASA, yra didžiulis pasiekimas. Jo nuomone, tokie tyrimai turi itin didelę praktinę reikšmę sprendžiant realius inžinerinius iššūkius kosmoso tyrimuose.

Nors robotų siuntimas į Mėnulį ar Marsą jau tapo įprasta praktika, jų mobilumo užtikrinimas vis dar reikalauja naujų sprendimų. Supratimas, kad svetimų pasaulių gruntas mažos gravitacijos sąlygomis elgiasi visiškai kitaip, gali tapti esminiu žingsniu projektuojant patikimesnius marsaeigius ir mėnuleigius. 

Tai padėtų išvengti brangių ir skaudžių klaidų bei užtikrintų, kad ateities misijos galėtų tęsti savo darbus be ilgų prastovų dėl įstrigimo svetimame grunte.