Создан автономный робот-змея для поиска жизни на ледяном спутнике Сатурна

Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) создала самоходную автономную роботизированную змею, предназначенную для исследования экстремальных внеземных ландшафтов. Ее первая в своем роде двигательная установка означает, что она может смело идти туда, куда раньше не ступал ни один робот.

Роботизированная змея называется Exobiology Extant Life Surveyor (EELS или угорь) и была вдохновлена ​​​​желанием поиска жизни глубоко во льдах спутника Сатурна, Энцеладе.

В 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 ледяной оболочкой соленый океан жидкой воды.

Что уникально в Энцеладе, так это то, что он постоянно выбрасывает в космос шлейфы ледяных частиц из этого 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 разные головки винтов для движения и захвата. Команда инженеров 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.

Инженеры протестировали EELS на заснеженной «площадке для роботов», на крытом катке и на песчаной местности.

«У нас другая философия разработки роботов, чем у традиционных космических аппаратов, со множеством быстрых циклов испытаний и исправлений», — сказал Хиро Оно, главный исследователь Лаборатории реактивного движения. «Существуют десятки учебников о том, как спроектировать четырехколесный транспорт, но нет ни одного учебника о том, как спроектировать автономного робота-змею, чтобы смело идти туда, куда раньше не ступал ни один робот. Мы должны написать свой собственный».

Учитывая задержку связи между Землей и дальним космосом, способность EELS работать автономно очень важна. Если он столкнется с проблемой, он должен быть в состоянии преодолеть ее самостоятельно, не полагаясь на помощь человека.

Чтобы помочь себе с автономностью, EELS использует четыре пары стереокамер и LiDAR 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.

Окончательная форма EELS будет содержать 48 небольших двигателей (приводов), которые обеспечат большую гибкость. Многие из них имеют встроенные датчики силы и крутящего момента, которые позволяют EELS «чувствовать», какое давление они оказывают 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 является интеграция 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», — сказал Мэтью Робинсон, руководитель проекта EELS. «Ученые говорят нам, куда они хотят пойти, 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 Земле.

Тем не менее, пройдет некоторое время, прежде чем робот будет скользить по поверхностям других планет. Ученые надеются, что робот будет завершен к осени следующего года, однако затем будет десятилетнее ожидание космического аппарата, который доставит УГРЯ на Энцелад.

На видео ниже, снятом Лабораторией реактивного движения НАСА, показаны испытания EELS в различных условиях.