Марсоход нового поколения с активной подвеской для динамических исследований. Источник: NASA / JPL-Caltech
Марсоходы Curiosity и Perseverance — отличные машины, но у них есть одна фундаментальная проблема: они слишком осторожны и медлительны. Пока старые модели годами ползают марсианскими кратерами, инженеры из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) NASA решили, что будущим исследователям космоса нужна более активная подвеска и немного искусственного интеллекта. Так появился ERNEST (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain) — четырехколесный прототип, который недавно успешно прошел «курс молодого бойца» в пустыне Колорадо на юге Калифорнии.
Аппарат выглядит компактным, но пусть внешность не обманывает вас. Во время полевых испытаний он преодолел 26 километров сложной местности, демонстрируя уровень автономии, о котором его предшественники могли только мечтать. Главная особенность ERNEST — активная система подвески. Если классические роверы используют пассивную систему «рокер-богги», которая просто позволяет колесам катиться по неровностям, то новый прототип буквально манипулирует своим весом и положением колес.
Как научить робота ходить по камням
Вместо того чтобы просто застревать перед очередным валуном, ERNEST может независимо поднимать каждое из своих колес, чтобы «перешагнуть» через камень или расщелину. Активная подвеска позволяет динамически перераспределять вес между колесами, что критически важно для сохранения сцепления на крутых склонах лунных кратеров или марсианских скал. Благодаря двум шарнирным соединениям в передней части и четырем поворотным колесам, аппарат способен двигаться боком или использовать сложные типы хода, такие как «извивание» и «шагание» колесами. Это делает его значительно маневреннее любого серийного планетохода, который сейчас работает на Марсе.
Интересно, что ум аппарата развивали не только в пустыне, но и в виртуальной реальности. Команда Jet Propulsion Laboratory использовала метод обучения с подкреплением (reinforcement learning). Сначала ровер тысячи часов «тренировался» в высокоточном симуляторе, где алгоритмы учились реагировать на различные типы грунтов и препятствий. Только после того, как цифровой двойник научился не переворачиваться на каждом шагу, знания загрузили в реальное железо. Результат? На полигоне Mars Yard аппарат самостоятельно преодолевал песчаные волны и крутые каменные ступени без вмешательства оператора.
Скорость, которая впечатляет (по меркам космоса)
Хотя 1 км/ч звучит как скорость очень ленивой черепахи, для планетарных исследований это настоящий прорыв. Это на порядок быстрее, чем показатели действующих марсоходов, которые тратят часы на анализ каждого сантиметра пути. За 37 часов чистого вождения, растянутых на неделю испытаний, ERNEST доказал, что будущие «научные роуд-трипы» по другим планетам могут быть значительно динамичнее.
Проект стартовал в 2022 году за счёт средств внутреннего фонда исследований JPL, а сейчас его поддерживает программа исследования Марса и Управление научной стратегии NASA. Если технология активной подвески подтвердит свою надежность, следующие миссии смогут заглянуть в такие места, куда раньше даже боялись направлять камеры. Пока что ERNEST остаётся прототипом, но его успехи в калифорнийской пустыне приближают момент, когда «танцующие» роверы станут привычным явлением на бескрайних просторах Солнечной системы.
Кстати, разработка новых транспортных средств для космоса идет параллельно с подготовкой посадочных модулей. Например, недавно стало известно о перезагрузке лунной программы с Griffin-1, что должно стать ключевым этапом в доставке оборудования на спутник Земли.