חלק מהדגמת טכנולוגיית CADRE של נאס"א, שלושה רוברים קטנים שיחקרו יחד את הירח מציגים את יכולתם לנהוג כצוות באופן אוטונומי – ללא פקודות מפורשות של מהנדסים – במהלך מבחן בחדר נקי במעבדת ההנעה הסילון של הסוכנות בדצמבר 2023. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
הבנייה והבדיקות הושלמו על הרוברים של CADRE, אשר ימפו את פני הירח יחד כהדגמה טכנולוגית כדי להראות את ההבטחה למשימות רב רובוטיות.
שלישיית רוברים קטנים שיחקרו את הירח בסנכרון אחד עם השני, מתגלגלת לעבר השיגור. מהנדסים ב נאס"אמעבדת ההנעה הסילון של דרום קליפורניה סיימה לאחרונה להרכיב את הרובוטים, ואז העבירה אותם לסדרת בדיקות מענישה כדי להבטיח שהם ישרדו את נסיעת הרקטות הצורמת שלהם לחלל ואת מסעותיהם בסביבת הירח הבלתי סלחנית.
חלק מהדגמה טכנולוגית הנקראת CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration), כל רובר המופעל על ידי שמש הוא בערך בגודל של מזוודה ניידת. הרוברים והחומרה הנלווית יותקנו על נחתת לכיוון אזור ריינר גמא של הירח. הם יבלו את שעות האור של יום ירח – שווה ערך לכ-14 ימים על כדור הארץ – בביצוע ניסויים על ידי חקירה אוטונומית, מיפוי ושימוש במכ"ם חודר קרקע שיציץ מתחת לפני הירח.
חברי צוות ההרכבה, הבדיקה, ההשקה והתפעול של CADRE מצטלמים עם חומרה גמורה בחדר נקי ב-JPL בסוף ינואר. מאחורי שלושת הרוברים עומדים מכלול מצלמות המודעות למצב, אחד הפורסים שיורידו את הרוברים על פני הירח, ותחנת הבסיס. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
המטרה היא להראות שקבוצה של חלליות רובוטיות יכולה לעבוד יחד כדי לבצע משימות ולהקליט נתונים כצוות ללא פקודות מפורשות מבקרי המשימה על כדור הארץ. אם הפרויקט יצליח, משימות עתידיות עשויות לכלול צוותים של רובוטים שמתפשטים כדי לבצע מדידות מדעיות בו זמנית, מבוזרות, אולי לתמיכה באסטרונאוטים.
מהנדסים השקיעו שעות ארוכות בנסיעת מבחן של רוברים ופיתוח באגים כדי לסיים את החומרה, להעביר אותה בדיקות ולהכין אותה לשילוב עם הנחתת.
מהודק לשולחן שייקר, אחד הרוברים CADRE של נאס"א מטלטל בחוזקה במהלך ניסוי בנובמבר 2023. מבחן הרטט הזה נועד להראות שהרובר יכול לעמוד בנסיעת הרקטה הצורמת במסעו לירח על גבי נחתת ירח. קרדיט: נאס"א/JPL-Caltech
"היינו בהילוך מוגזם להכין את ההדגמה הטכנולוגית הזו להרפתקת הירח שלה", אמר סובהה קומנדור, מנהל פרויקט CADRE ב-JPL. "עברו חודשים של בדיקות כמעט מסביב לשעון ולפעמים בדיקות חוזרות, אבל העבודה הקשה של הצוות משתלמת. עכשיו אנחנו יודעים שהרוברים האלה מוכנים להראות מה צוות של רובוטי חלל קטנים יכול להשיג ביחד."
תשקשק ותאפה
בעוד שרשימת המבחנים נרחבת, האכזריות ביותר כרוכה בתנאים סביבתיים קיצוניים כדי להבטיח שהרוברים יוכלו לעמוד בפני קשיי הדרך. זה כולל נעילה בתא ואקום תרמי המדמה את התנאים חסרי האוויר של החלל וטמפרטורות החמות והקור הקיצוניות שלו. החומרה גם נצמדת ל"שולחן שייקר" מיוחד שרוטט בעוצמה כדי לוודא שהוא יחזיק מעמד במסע אל מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ.
רובר CADRE מוכן לבדיקת הפרעות אלקטרומגנטיות ותאימות בתא מיוחד ב-JPL בנובמבר 2023. בדיקה כזו מאשרת כי פעולתן של תתי המערכות האלקטרוניות אינן מפריעות זו לזו וגם לא לאלו שעל הנחתת. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
"לזה אנחנו מגישים את הרוברים שלנו: 'טלטול' כדי לדמות את שיגור הרקטה עצמו ו'אפייה' כדי לדמות את הטמפרטורות הקיצוניות של החלל. זה מאוד מורט עצבים לחזות באופן אישי", אמר גיא זוהר מ-JPL, מנהל מערכת הטיסה של הפרויקט. "אנחנו משתמשים בחלקים מסחריים רבים שנבחרו בקפידה בפרויקט שלנו. אנחנו מצפים שהם יעבדו, אבל אנחנו תמיד קצת מודאגים כשאנחנו נכנסים לבדיקות. לשמחתי, כל מבחן בסופו של דבר הצליח".
המהנדסים ביצעו גם בדיקות סביבתיות בשלושה רכיבי חומרה שהורכבו על הנחתת: תחנת בסיס שאיתה הרוברים יתקשרו באמצעות מכשירי רדיו ברשת, מצלמה שתספק תצוגה של פעילויות הרוברים ומערכות הפריסה (ראה סרטון למטה). שיוריד את הרוברים אל פני הירח באמצעות קשירת סיבים המוזנת באיטיות מתוך סליל ממונע.
https://www.youtube.com/watch?v=wJdQtAEstB4
מהנדסים בדקו את המערכת שתוריד שלושה רוברים קטנים על פני הירח כאשר הדגמת הטכנולוגיה CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration) של נאס"א תגיע לירח על גבי נחתת ירח. הבדיקה התקיימה בחדר נקי במעבדת הנעת סילון של נאס"א בדרום קליפורניה בדצמבר 2023. שלוש מערכות פריסה יותקנו על הנחתת – אחת לכל רובר. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
מעמידים גם את הקוד למבחן
בינתיים, מהנדסים העובדים על תוכנת האוטונומיה השיתופית של CADRE בילו ימים רבים בחצר המאדים הסלעית והחולית של JPL עם גרסאות בקנה מידה מלא של הרוברים המכונים מודלים לפיתוח. עם תוכנת טיסה ויכולות אוטונומיה על הסיפון, רובי המבחן הללו הראו שהם יכולים להשיג יעדים מרכזיים עבור הפרויקט. הם נסעו יחד בגיבוש. מול מכשולים בלתי צפויים, הם התאימו את התוכניות שלהם כקבוצה על ידי שיתוף מפות מעודכנות ותכנון מחדש של נתיבים מתואמים. וכאשר טעינת הסוללה של רובר אחד הייתה נמוכה, כל הצוות עצר כדי שיוכלו מאוחר יותר להמשיך ביחד.
שני רוברים של מודל פיתוח בקנה מידה מלא נבדקו בחצר המאדים של JPL באוגוסט 2023 כחלק מהדגמת ה-CADRE הטכנולוגית של נאס"א. בדיקות אלו אישרו שהחומרה והתוכנה של הפרויקט יכולים לעבוד יחד כדי להשיג מטרות מפתח. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
הפרויקט ערך מספר נסיעות בלילה תחת מנורות הצפה גדולות, כך שהרוברים יכלו לחוות צללים ותאורה קיצוניים שמעריכים את מה שהם יתקלו במהלך היום הירח.
לאחר מכן, הצוות ביצע מבחני נסיעה דומים עם דגמי טיסה (הרוברים שילכו לירח) בחדר נקי של JPL. כשהרצפה ללא רבב שם התגלתה מעט חלקלק – מרקם שונה ממשטח הירח – הרובוטים יצאו מהמבנה. אבל הם עצרו, הסתגלו והמשיכו בדרכם המתוכננת.
"התמודדות עם כדורי עקומה – זה חשוב לאוטונומיה. המפתח הוא שהרובוטים מגיבים לדברים שלא מתכננים, ואז הם מתכננים מחדש ועדיין מצליחים", אמר ז'אן-פייר דה לה-קרויה מ-JPL, חוקר ראשי ב-CADRE ומוביל אוטונומיה. "אנחנו הולכים לסביבה ייחודית על הירח, ויהיו, כמובן, כמה אלמונים. עשינו כמיטב יכולתנו להתכונן לאלו על ידי בדיקת תוכנה וחומרה יחד במצבים שונים".
בשלב הבא, החומרה תישלח למכונות אינטואיטיביות להתקנה על נחתת Nova-C שתושק על גבי SpaceX רקטת פלקון 9 ממרכז החלל קנדי של נאס"א בפלורידה.
