NASAs netværk af små månebundne rovere er klar til at rulle

Konstruktion og test er afsluttet på CADRE-roverne, som vil kortlægge månens overflade sammen som en teknisk demo for at vise løftet om multi-robot-missioner.

En trio af små rovere, der vil udforske månen synkront med hinanden, ruller mod opsendelsen. Ingeniører ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien færdiggjorde for nyligt at samle robotterne, og udsatte dem derefter for en række straffende tests for at sikre, at de overlever deres skurrende rakettur ud i rummet og deres rejser i det uforsonlige månemiljø.

En del af en teknologidemonstration kaldet CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration), hver solcelledrevne rover er omtrent på størrelse med en håndbagagekuffert. Rovere og tilhørende hardware vil blive installeret på en lander på vej mod månens Reiner Gamma-region.

De vil bruge dagslyset på en månedag – svarende til omkring 14 dage på Jorden – på at udføre eksperimenter ved autonomt at udforske, kortlægge og bruge jordgennemtrængende radar, der vil kigge under månens overflade.

Målet er at vise, at en gruppe af robotterumfartøjer kan arbejde sammen om at udføre opgaver og registrere data som et hold uden eksplicitte kommandoer fra missionskontrollører på Jorden. Hvis projektet lykkes, kan fremtidige missioner omfatte hold af robotter, der spreder sig ud for at tage samtidige, distribuerede videnskabelige målinger, potentielt til støtte for astronauter.

Ingeniører har brugt mange timer på at prøvekøre rovere og arbejde med fejl for at færdiggøre hardwaren, få den gennem test og forberede den til integration med landeren.

"Vi har været i overdrive med at få denne tekniske demo klar til dets måneeventyr," sagde Subha Comandur, CADRE-projektleder hos JPL. "Det har været måneder med næsten døgntestning og nogle gange gentestning, men holdets hårde arbejde betaler sig. Nu ved vi, at disse rovere er klar til at vise, hvad et hold af små rumrobotter kan udrette sammen."

Ryst og bag

Mens listen over tests er omfattende, involverer de mest brutale ekstreme miljøforhold for at sikre, at roverne kan modstå strabadserne på vejen forude. Det inkluderer at være låst i et termisk vakuumkammer, der simulerer de luftløse forhold i rummet og dets ekstremt varme og kolde temperaturer. Hardwaren bliver også fastspændt til et særligt "rysterbord", der vibrerer intenst for at sikre, at det vil holde rejsen ud af Jordens atmosfære.

"Dette er, hvad vi sender vores rovere til:'ryste' for at simulere selve raketopsendelsen og 'bage' for at simulere de ekstreme temperaturer i rummet. Det er meget nervepirrende at være vidne til personligt," sagde JPL's Guy Zohar, projektets flyvning systemansvarlig. "Vi bruger mange omhyggeligt udvalgte kommercielle dele på vores projekt. Vi forventer, at de virker, men vi er altid lidt bekymrede, når vi går i gang med at teste. Heldigvis har hver test i sidste ende været en succes."

Ingeniører udførte også miljøtest på tre hardwareelementer monteret på landeren:en basestation, som roverne vil kommunikere med via mesh-netværksradioer, et kamera, der vil give et overblik over rovernes aktiviteter og deployer-systemerne, der vil sænke roverne til månens overflade via en fibertether, der langsomt føres ud fra en motoriseret spole.

Sæter også kode på prøve

I mellemtiden har ingeniører, der arbejder på CADRE's kooperative autonomi-software, tilbragt mange dage i JPL's stenede, sandede Mars Yard med fuldskalaversioner af de rovere, der kaldes udviklingsmodeller. Med flyvesoftware og autonomi-kapaciteter ombord viste disse testrovere, at de kunne nå centrale mål for projektet.

De kørte sammen i formation. Stillet over for uventede forhindringer justerede de deres planer som gruppe ved at dele opdaterede kort og omplanlægge koordinerede stier. Og da en rovers batteriopladning var lav, holdt hele holdet pause, så de senere kunne fortsætte sammen.

Projektet gennemførte adskillige kørsler om natten under store oversvømmelseslamper, så roverne kunne opleve ekstreme skygger og belysning, der svarer til, hvad de vil støde på i løbet af månens dagtid.

Derefter udførte holdet lignende køretests med flyvemodeller (rovere, der vil gå til månen) i et JPL-renrum. Da det pletfrie gulv der viste sig at være en smule glat - en tekstur forskellig fra månens overflade - kom robotterne ud af formationen. Men de stoppede, justerede og fortsatte på deres planlagte vej.

"At håndtere kurvekugler - det er vigtigt for autonomien. Nøglen er, at robotterne reagerer på ting, der går ud over planen, så omplanlægger de og er stadig succesfulde," sagde JPL's Jean-Pierre de la Croix, CADREs hovedefterforsker og autonomileder. "Vi skal til et unikt miljø på månen, og der vil selvfølgelig være nogle ubekendte. Vi har gjort vores bedste for at forberede os på dem ved at teste software og hardware sammen i forskellige situationer."

Dernæst sendes hardwaren til Intuitive Machines til installation på en Nova-C-lander, der vil sende oven på en SpaceX Falcon 9-raket fra NASAs Kennedy Space Center i Florida.

Leveret af Jet Propulsion Laboratory