Инженеры из Висконсинского университета в Мадисоне выявили причину, по которой марсоходы NASA часто застревают во время миссий на других планетах. Исследователи установили, что во время наземных испытаний разработчики учитывали лишь уменьшенный вес аппаратов для имитации низкой гравитации Луны или Марса, но игнорировали влияние земной гравитации на сам грунт, в котором проводились тесты.
Об этом сообщает ProIT
Отличия между земным и внеземным грунтом
Лунный и марсианский реголит значительно рыхлее и менее упругий, чем земной. Во время испытаний на Земле, даже с уменьшенным весом тестовых моделей, грунт остается более плотным и устойчивым. Это приводит к тому, что во время реальной миссии на Луне или Марсе марсоходы могут гораздо легче застревать в рыхлом внеземном грунте. Известный случай произошел с марсоходом NASA Spirit в 2009 году, когда дистанционная команда инженеров была вынуждена тщательно планировать каждое движение колес, чтобы спасти аппарат, но так и не смогла его освободить.
Эксперты отмечают, что эта разница в поведении грунтов часто приводит к слишком оптимистичным оценкам проходимости роверов во время моделирования миссий. Особенно важно учитывать этот фактор для планирования будущих полетов, ведь в реальных условиях внеземной гравитации мобильность марсоходов может быть значительно хуже, чем предполагалось.
Использование современных методов моделирования
Профессор Ден Негрут вместе с коллегами применили современные физические модели для анализа поведения марсохода на Луне. Благодаря программному обеспечению Project Chrono, разработанному исследователями университета в сотрудничестве с итальянскими коллегами, стало возможным точно оценить, как слабая гравитация Луны или Марса влияет на движение аппарата по сыпучему грунту. В ходе моделирования они обнаружили, что земная гравитация существенно уплотняет песок, делая его менее подверженным смещению под весом ровера. На Луне же грунт более хрупкий, и марсоходы имеют меньше сцепления с поверхностью, что увеличивает риск застревания.
Project Chrono — это открытый и бесплатный программный движок, который позволяет моделировать сложные механические системы, в том числе движение полноразмерных роверов на различных типах поверхностей. Этим инструментом пользуются сотни организаций по всему миру, в том числе для анализа работы транспортных средств в сложных условиях. Команда UW-Madison постоянно работает над его развитием и поддержкой пользователей.
“Оглядываясь назад, идея проста: чтобы лучше понять, как марсоход будет вести себя на Луне, нам нужно учитывать не только гравитационное притяжение, действующее на марсоход, но и влияние гравитации на песок. Наши результаты подчеркивают ценность использования физического моделирования для анализа мобильности марсохода на сыпучем грунте”, — объясняет Ден Негрут.
Исследование стало частью проекта по моделированию марсохода VIPER для будущей миссии NASA на Луне. Ученые заметили расхождения между результатами наземных тестов и компьютерного моделирования, что помогло выявить причину несоответствия. Результаты опубликованы в журнале Journal of Field Robotics.