Robotyczny wąż do eksploracji lodowych światów. JPL właśnie wślizgnął się na nowy poziom robotyki

W tym artykule:

1. Do odległych planet i księżyców polecą roboty
2. Robot przypominający węża
3. Sztuczna inteligencja w kosmosie
4. Testy robota EELS trwają
5. Jak zaprojektować robotycznego węża

Coraz częściej i głośniej mówi się o badaniu odległych ciał Układu Słonecznego. Już nie tylko z orbity, za pomocą sond, ale przy pomocy nowoczesnych robotów przemieszczających się po i pod powierzchnią wybranych planet i księżyców. Polem testowym dla tego typu eksploracji jest Mars.

Niedługo dołączy do niego Księżyc. Człowiek już wylądował na Księżycu, a wkrótce ruszy kolejna faza programu Artemis. Dzięki niej trafią tam misje robotyczne, a w dalszej kolejności także załogowe. Mars też nie jest już poza naszym zasięgiem.

Do odległych planet i księżyców polecą roboty

Ale już Jowisz, Saturn, a tym bardziej Uran i Neptun są dla nas za daleko. Sonda JUICE, która w kwietniu wystartowała w kierunku księżyców Jowisza, będzie lecieć prawie osiem lat, nim dotrze do celu. Tak długi czas przelotu i ryzyko dla zdrowia astronautów wykluczają w tym momencie misje załogowe.

Na dnie oceanu na Enceladusie, księżycu Saturna, istnieją kominy hydrotermalne. Czy powstało tam życie?

Naukowcy sądzą, że tajemnicza krzemionka wyrzucana w ogromnych ilościach przez Enceladusa jest dowodem na istnienie kominów hydrotermalnych na dnie globalnego oceanu. Ten księżyc Saturna jes...

Dlatego należy postawić na roboty. Już nie tylko ruchome laboratoria w typie marsjańskich łazików Curiosity czy Perseverance, ale bardziej wymyśle urządzenia. Takie, które są dostosowane do warunków interesującego nas miejsca.

Robot przypominający węża

Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL) od lat rozwija program robotycznej eksploracji kosmosu. To tam powstały wszystkie amerykańskie łaziki marsjańskie, helikopter Ingenuity, a także mający latać nad Tytanem ciężki dron Dragonfly. Tam również budowane są najnowocześniejsze urządzenia, mające wspinać się po ścianach, skakać między uskokami i eksplorować miejsca niedostępne dla człowieka. Jednym z takich urządzeń jest podobny do węża lub węgorza robot do przemierzania ekstremalnego terenu, nazwany EELS.

EELS (skrót od Exobiology Extant Life Surveyor) to samobieżny, autonomiczny robot. Jego zadaniem będzie poszukiwania śladów życia w oceanie ukrytym pod lodową skorupą księżyca Saturna – Enceladusa. Robot potrafi równie sprawnie przemieszczać się po piasku i lodzie, jak i w wodzie. Został zaprojektowany tak, by był maksymalnie giętki i elastyczny. To pozwoli mu wślizgnąć się przez szczelinę w dowolne miejsce.

Sztuczna inteligencja w kosmosie

– EELS dociera do miejsc niedostępnych dla innych robotów. Chociaż niektóre roboty sprawują się lepiej niż EELS w jednym, określonym środowisku, to nasz robot ma za zadanie poradzić sobie w każdym terenie – powiedział Matthew Robinson z JPL, kierownik projektu EELS. – Skoro chcemy wybrać się w miejsca, o których niewiele wiemy, musimy wysłać tam wszechstronnego, świadomego ryzyka robota. Takiego, który jest przygotowany na różnorodne wyzwania i może samodzielnie podejmować decyzje – dodał.

Robotem sterują algorytmy sztucznej inteligencji (SI), które mają mu pozwolić na autonomiczne działanie. EELS będzie samodzielnie wybierać odpowiednie trasy i reagować na zagrożenie. Jest to konieczne ze względu na ogromną odległość między Ziemią a Saturnem. Uniemożliwia ona sterowanie urządzeniem przez operatora z Ziemi.

Testy robota EELS trwają

Pierwszy prototyp EELS powstał w 2019 roku. Od tamtego czasu robot jest nieustannie ulepszany. W 2023 roku rozpoczęto cykl comiesięcznych testów terenowych, które mają pomóc dopracować zarówno urządzenie, jak i sterującą nim SI.

W obecnej formie, nazwanej EELS 1.0, robot waży około 100 kilogramów i ma 4 metry długości. Składa się z 10 identycznych obracających się segmentów. Zespół wypróbował różne materiały i wielkości segmentów: mierzące 20 centymetrów średnicy drukowane w 3D plastikowe segmenty dostosowane do piasku i mniejsze, wykonane z metalu, dostosowane do lodu.

Robot został przetestowany na piasku, śniegu i lodzie. Testy robione były na tzw. Mars Yard. Czyli na terenie mającym imitować środowisko marsjańskie. Próby przeprowadzono również na specjalnym „robotycznym placu zabaw”. Zbudowano go w ośrodku narciarskim w Południowej Kalifornii.

Jak zaprojektować robotycznego węża

– Istnieją dziesiątki podręczników wyjaśniających, jak zaprojektować pojazd czterokołowy. Jednak nie ma podręcznika o tym, jak zaprojektować autonomicznego robota-węża, aby śmiało poszedł tam, gdzie żaden robot wcześniej nie dotarł. Musimy napisać własne. To właśnie teraz robimy – powiedział Hiro Ono, główny badacz EELS w JPL.

EELS tworzy mapę 3D swojego otoczenia za pomocą czterech par kamer stereo i lidaru. Jest on podobny do radaru, ale wykorzystuje krótkie impulsy laserowe zamiast fal radiowych. Dzięki danym z tych czujników algorytmy nawigacyjne wyznaczają najbezpieczniejszą ścieżkę. Celem było stworzenie biblioteki sposobów, w jakie robot może poruszać się w odpowiedzi na wyzwania terenowe.

W swojej ostatecznej formie EELS będzie zawierał 48 siłowników. Wiele z nich ma wbudowane sensory wykrywania siły i momentu obrotowego. Działają one jak rodzaj skóry, dzięki której EELS może poczuć, jaką siłę wywiera na teren. Pomaga mu to poruszać się pionowo w wąskich rynnach o nierównych powierzchniach. Konfiguruje się wówczas tak, aby naciskać na przeciwległe ściany w tym samym czasie – jak wspinacz skałkowy.

Źródło: NASA.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.