Ученые создали новую компьютерную модель лунной пыли, чрезвычайно точно воспроизводящую ее свойства. Инженеры считают, что она поможет при тренировке роботов, которые будут автономно выполнять задачи, пересылаемые им с Земли.
Сбор лунного грунта
Ученые разработали модель реголита, которая настолько хорошо имитирует лунную пыль, что может помочь тренировать роботов для исследования поверхности нашего естественного спутника. Инструмент, разработанный сотрудниками Бристольского университета на базе местной робототехнической лаборатории, может также быть использован для подготовки астронавтов к лунным миссиям.
Работая со своим отраслевым партнером — британской компанией Thales Alenia Space, имеющей особый интерес к созданию робототехнических систем для космического применения — команда исследовала виртуальную версию лунной пыли.
Лунный реголит представляет особый интерес для будущих миссий, запланированных на следующее десятилетие. Из него потенциально можно будет добывать ценные ресурсы — такие, как кислород, ракетное топливо или строительные материалы — для обеспечения долговременного присутствия людей на Луне.
Симуляция лунной реальности
Для сбора реголита дистанционно управляемые роботы являются практичным выбором из-за меньших рисков и затрат по сравнению с полетом человека в космос. Однако управление ими на таких больших расстояниях приводит к значительным задержкам в системе. Теперь, когда известно, что симуляция ведет себя близко к реальности, ее можно использовать для зеркального отображения управления аппаратом на Луне. Такой подход позволяет операторам управлять роботом без задержек, обеспечивая более плавный и эффективный процесс.
Исследование стало результатом предыдущей работы команды, которая обнаружила, что опытные операторы роботов хотят тренироваться на своих системах с постепенно возрастающим риском и реалистичностью. То есть они начинают с симуляции, а далее используют физические макеты, прежде чем перейти к использованию реальной системы. Точная симуляционная модель имеет решающее значение для обучения и развития доверия оператора к системе.
Хотя некоторые особо точные модели лунной пыли были разработаны ранее, они настолько детальны, что требуют много вычислительного времени, а это делает их слишком медленными для плавного управления роботом. Исследователи из немецкого аэрокосмического центра DLR решили эту проблему, разработав виртуальную модель реголита, учитывающую его плотность, липкость и трение, а также пониженную гравитацию Луны. Их модель представляет интерес для космической отрасли, поскольку она не требует больших вычислительных ресурсов, а следовательно, может быть запущена в реальном времени. Однако лучше всего она работает с небольшими количествами лунной пыли.
«Идеальная модель» для роботов
Целью команды из Бристоля было, во-первых, расширить модель, чтобы она могла работать с большим количеством реголита, оставаясь при этом достаточно легкой для работы в режиме реального времени, а во-вторых, проверить ее экспериментально.
Основное внимание в этом проекте было сосредоточено на улучшении пользовательского опыта для операторов этих систем и облегчения их работы. Исследователи начали с оригинальной виртуальной модели реголита, разработанной DLR, и модифицировали ее, чтобы сделать более масштабируемой. Затем провели серию экспериментов — наполовину в смоделированной среде, наполовину в реальном мире — и выяснили, ведет ли себя виртуальная лунная пыль так же, как ее реальный аналог.
Поскольку эта модель оказалась достаточно точной, масштабируемой и легкой для использования в режиме реального времени, команда исследователей будет дальше изучать, удастся ли ее использовать при управлении роботами для сбора реголита. Они также планируют выяснить, можно ли разработать подобную систему для имитации марсианского грунта, что может быть полезным для будущих исследовательских миссий или для подготовки ученых к работе с материалами долгожданной миссии по возвращению образцов с Марса.
По материалам: phys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
