EELS: уникальный робот-змей NASA, который будет исследовать льды и огромный океан на луне Сатурна
В середине-конце 2000-х годов, когда космический аппарат «Кассини» отправил на Землю изображения Энцелада, одного из 83 спутников Сатурна, ученые обнаружили, что он активен и скрывает под своей корой соленый океан жидкой воды. Что уникально в Энцеладе, который настолько мал, что уместился бы в Великобритании, так это то, что эта луна постоянно выбрасывает в космос шлейфы ледяных частиц из своего океана, смешанных с водой и простыми органическими химическими веществами.
Исследование этих шлейфов и узких отверстий, из которых они выходят, побудило к разработке EELS. Строительство прототипа началось в 2019 году и регулярно обновлялось. С 2022 года команда JPL ежемесячно проводит полевые испытания для доработки аппаратного и программного обеспечения робота, чтобы он мог работать автономно.
Текущая версия EELS имеет длину 4 метра и весит около 100 кг. Его 10 идентичных вращающихся сегментов используют головки винтов для движения и захвата. Команда EELS экспериментировала с различными винтами для использования на разных участках: пластиковые винты, напечатанные на 3D-принтере, для рыхлой местности и более острые металлические винты для льда. Последний раз инженеры протестировали EELS на заснеженной «площадке для роботов» на горнолыжном курорте в Южной Калифорнии, на крытом катке и на песчаной местности. Поскольку они вышли на новую территорию, процесс тестирования был учебным.
Самостоятельность и эффективность
Учитывая задержку связи между Землей и дальним космосом, способность EELS работать автономно очень важна. Если он столкнется с проблемой, то должен быть в состоянии восстановиться самостоятельно, не полагаясь на помощь человека.
«Представьте, что автомобиль едет автономно, но у него нет ни знаков остановки, ни светофоров, ни даже дорог», — рассказал Рохан Таккер, руководитель проекта по автономии. «Робот должен понять, что такое дорога, и попытаться следовать по ней. Затем ему нужно спуститься с высоты 30 метров и не упасть», — добавил он.
EELS использует четыре пары стереокамер и LiDAR (систему обнаружения света и определения дальности объектов) для создания трехмерной карты своего окружения. LiDAR определяет дальность, нацеливаясь на поверхность или объект с помощью лазера и измеряя время, необходимое для того, чтобы отраженный свет вернулся к приемнику. EELS использует эту информацию для создания навигационных алгоритмов, чтобы ему было легче преодолевать сложные пространства.
Чтобы проверить картографические возможности EELS, в прошлом году команда JPL бросила голову робота — ту часть, которая содержит камеры и LiDAR — в вертикальную шахту на леднике Атабаска в канадских Скалистых горах. Они вернутся на ледник в сентябре с обновленной версией EELS, чтобы посмотреть, как у них дела.
Окончательная форма EELS будет содержать 48 маленьких приводов, которые обеспечат большую гибкость. Многие из них имеют встроенное определение силы и крутящего момента, что позволяет EELS «чувствовать», какое давление он оказывает на местность. Это поможет ему перемещаться по неровным поверхностям в узких местах, как это делает скалолаз, скользя вверх или вниз, отталкиваясь от противоположных стен.
Следующим шагом станет включение в конструкцию научных инструментов.
«До сих пор наше внимание было сосредоточено на автономных возможностях и мобильности, но в конечном итоге мы рассмотрим, какие научные инструменты мы можем интегрировать с EELS, — заявил Мэтью Робинсон, руководитель проекта EELS. — Ученые говорят нам, куда они хотят попасть, что их больше всего волнует, и мы предоставим робота, который доставит их туда».
Приспособляемость EELS означает, что, помимо Энцелада, змея-робот может использоваться для исследования полярных шапок Марса или глубоких ледяных трещин на нашей собственной планете.