Інженери з Вісконсінського університету у Мадісоні виявили причину, через яку марсоходи NASA часто застрягають під час місій на інших планетах. Дослідники встановили, що під час наземних випробувань розробники враховували лише зменшену вагу апаратів для імітації низької гравітації Місяця чи Марса, але ігнорували вплив земної гравітації на сам ґрунт, у якому проводились тести.
Про це розповідає ProIT
Відмінності між земним і позаземним ґрунтом
Місячний та марсіанський реголіт значно рихліший і менш пружний, ніж земний. Під час випробувань на Землі, навіть із зменшеною вагою тестових моделей, ґрунт залишається більш щільним та стійким. Це призводить до того, що під час реальної місії на Місяці чи Марсі марсоходи можуть набагато легше застрягати у пухкому іншопланетному ґрунті. Відомий випадок стався з марсоходом NASA Spirit у 2009 році, коли дистанційна команда інженерів змушена була ретельно планувати кожен рух коліс, щоб врятувати апарат, але так і не змогла його визволити.
Експерти зазначають, що ця різниця у поведінці ґрунтів часто призводить до надто оптимістичних оцінок прохідності роверів під час моделювання місій. Особливо важливим є врахування цього фактору для планування майбутніх польотів, адже у реальних умовах позаземної гравітації мобільність марсоходів може бути значно гіршою, ніж передбачалося.
Використання сучасних методів моделювання
Професор Ден Негрут разом з колегами застосували сучасне фізичне моделювання для аналізу поведінки марсоходу на Місяці. Завдяки програмному забезпеченню Project Chrono, розробленому дослідниками університету у співпраці з італійськими колегами, стало можливим точно оцінити, як слабша гравітація Місяця чи Марса впливає на рух апарата по сипучому ґрунту. У ході моделювання вони виявили, що земна гравітація суттєво ущільнює пісок, роблячи його менш схильним до зміщення під вагою ровера. На Місяці ж ґрунт більш крихкий, і марсоходи мають менше зчеплення з поверхнею, що підвищує ризик застрягання.
Project Chrono — це відкритий і безкоштовний програмний двигун, який дозволяє моделювати складні механічні системи, зокрема рух повнорозмірних роверів на різних типах поверхонь. Цим інструментом користуються сотні організацій у світі, зокрема для аналізу роботи транспортних засобів у складних умовах. Команда UW-Madison постійно працює над його розвитком та підтримкою користувачів.
“Озираючись назад, ідея проста: щоб краще зрозуміти, як марсохід поводитиметься на Місяці, нам потрібно враховувати не лише гравітаційне тяжіння, що діє на марсохід, а й вплив гравітації на пісок. Наші результати наголошують на цінності використання фізичного моделювання для аналізу мобільності марсоходу на сипучому грунті”, — пояснює Ден Негрут.
Дослідження стало частиною проєкту з моделювання марсоходу VIPER для майбутньої місії NASA на Місяці. Учені помітили розбіжності між результатами наземних тестів і комп’ютерного моделювання, що допомогло виявити причину невідповідності. Результати опубліковані в журналі Journal of Field Robotics.