Styre robotter på tværs af oceaner og rum

Dette efterår ser en række eksperimenter, der kontrollerer robotter på afstand, med ESA-astronaut Luca Parmitano, der dirigerer en robot i Holland og ingeniører i Tyskland, der kontrollerer en rover i Canada.

Forestil dig at se ned på Månen fra Gatewayen, mens du forbereder dig på at lande nær en månebase for at udføre eksperimenter, men du ved, at basen har brug for vedligeholdelsesarbejde på det livsstøttende system, som vil tage dage. Det ville være bedre at holde basen fra kredsløb, så astronauterne kan komme direkte på arbejde en gang på Månen.

Menneske-robot-partnerskaber er kernen i ESA's udforskningsstrategi, hvilket inkluderer forberedelse til scenarier som dette ved at sende robotspejdere til Månen og planeterne, hånd i hånd med astronauter, der kontrollerer dem fra kredsløb.

Meteron-projektet blev dannet for at udvikle den teknologi og knowhow, der er nødvendig for at betjene rovere under disse barske forhold. Den dækker alle aspekter af driften, fra kommunikation og brugergrænsefladen til overfladeoperationer og endda at forbinde robotterne med astronauterne ved følesans.

Historisk robotstyring

Det første eksperiment fandt sted i 2012, da NASA-astronauten Sunita Williams kontrollerede en LEGO rover i Tyskland for at teste et nyudviklet 'ruminternet' – hvilket beviser, at det er muligt at styre en rover fra kredsløb. Dette er ikke nogen let bedrift, da signaler fra den internationale rumstation tager en rundtur på 144 400 km. Når forposten bevæger sig rundt om Jorden med 29.000 km/t, signaler rejser op til næsten 36.000 km høje satellitter og derefter ned til en amerikansk jordstation i New Mexico, via NASA Houston og gennem et transatlantisk kabel til Europa – og tilbage.

Parallelt, ingeniører arbejdede på at designe brugergrænsefladen til astronauterne til at styre robotterne. Da dette er et nyt felt, aspekter som kameravisninger, joysticks og endda om man skulle bruge en traditionel computer eller touch-skærm skulle overvejes og designes.

Fra indledende tests, større rovere såsom Eurobot blev styret fra rummet, mens hold på ESA's tekniske center i Holland begyndte at eksperimentere med haptisk feedback, giver astronauterne mulighed for at mærke, hvad robotten rører ved. I 2015 et historisk "håndtryk" i kredsløb fandt sted mellem NASA-astronauten Terry Virts og en person på Jorden over 5000 km væk.

Bare et par måneder efter den milepæl, ESA-astronaut Andreas Mogensen styrede en rover for at indsætte en metalpind i et rundt hul i et 'task board' med millimeterpræcision, simulering af reparation af en elektrisk forbindelse.

Tests er fortsat med stigende troskab. Sidste uge, et jordbaseret ESA-hold sammen med den canadiske rumfartsorganisation øvede natteoperationer. Eksperter ved ESA's missionskontrolcenter i Darmstadt, Tyskland, kontrollerede CSA's Juno rover fra den anden side af Atlanterhavet, med et videnskabshold på ESA's tekniske center ESTEC i Holland, der rådgiver - en lignende opsætning bruges til daglige operationer på den internationale rumstation.

Det fire timer lange eksperiment så Juno rejse over to kilometer og dække seks 'waypoints', mens han tog scanninger af sine omgivelser og inspicerede områder af videnskabelig interesse. Ingen af ​​holdene i Europa vidste præcis, hvad de kunne forvente, ligesom de ville under en egentlig månemission.

"MAGIC-eksperimentet var virkelig en stor succes, siger Kim Nergaard, Leder af Advanced Mission Concepts på ESA's ESOC operationscenter i Darmstadt, Tyskland.

"Vi stod selvfølgelig over for nogle problemer - på et tidspunkt var roveren alt for forsigtig med en relativt lille sten - men vi nåede vores slutpunkt inden for den tildelte tid og nåede alle de mål, vi satte os for, lærer en masse undervejs."

Samler det hele

I november 2019, Meteron-projektet vil sætte alle elementerne sammen, når ESA-astronaut Luca Parmitano betjener Interact-roveren i Holland fra den internationale rumstation.

Dette eksperiment, døbt Analog-1, vil kombinere al knowhow fra et årti af Meteron-projektet til en fuldskalatest:at betjene en rover fra kredsløb for at indsamle videnskabelige prøver af månens sten. Luca vil have et team på Europas astronautcenter i Köln, Tyskland, fungerer som missionskontrol og vil være i stand til at mærke, hvad Interact føler ved hjælp af haptisk-feedback-teknologien udviklet af ESA's Telerobotics Laboratory.