|
Новый подход к снижению риска потери луноходов
|
|
|
|
НАСА и другие космические агентства по всему миру периодически отправляют роботов и автоматические транспортные средства в космос для исследования планет и других небесных объектов в нашей Солнечной системе. Эти миссии могут значительно улучшить наше понимание окружающей среды и ресурсов в других частях Солнечной системы. Исследователи из Института аэрокосмических исследований Университета Торонто и Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) недавно провели исследование, изучая стратегии восстановления, которые могут повысить эффективность и успех лунных исследований с использованием марсоходов на солнечных батареях. Их статья, предварительно опубликованная на arXiv, представляет новый подход, который может помочь марсоходам на солнечных батареях безопасно покинуть постоянно затененные области на Луне. «В последние годы несколько стран проявили интерес к исследованию южного полюса Луны, в том числе США, Китай, Индия, Россия и другие», — сказал Phys.org Оливье Ламар, исследователь, руководивший исследованием.
|
|
|
|
«Большинство из них планируют использовать марсоходы на солнечных батареях для исследования областей, которые постоянно находятся в тени (называемые постоянно затененными областями или PSR), которые, как мы подозреваем, могут содержать большое количество водяного льда. Как можно себе представить, вход в PSR с марсоходом на солнечной энергии - рискованное предприятие! Если марсоход задерживается из-за неисправностей, он может не вернуться к солнечному свету, пока не закончится энергия ». Роверы на солнечных батареях могут иметь множество преимуществ с точки зрения энергоэффективности, но они ограничены тем, что их работа зависит от солнечного света. Поскольку некоторые области на Луне постоянно находятся в тени, зависимость марсоходов от солнечного света может помешать им безопасно исследовать эти области, а затем покинуть их, что приводит к истощению энергии во время их миссии.
|
|
|
Ключевой целью недавней работы Ламарра и его коллег была количественная оценка вероятности потери марсоходов на солнечных батареях, когда они исследуют эти затененные области на Луне. Кроме того, команда хотела разработать подход, который мог бы помочь максимизировать вероятность того, что марсоходы на солнечных батареях благополучно завершат свои миссии. «Во-первых, нам нужно определить, что означает для марсохода на солнечной энергии быть «безопасным» на южном полюсе Луны», — пояснил Ламарр. «Для этого мы обращаем внимание на то, где марсоход выходит из PSR, в какое время и сколько энергии осталось в его батареях. Это дает представление о том, может ли марсоход впасть в спячку на месте перед следующим этапом своей миссии ( и, таким образом, оставаться «в безопасности» до тех пор). Затем мы вычисляем метод онлайн-планирования маршрута, которому марсоход может следовать из любого начального состояния (в том числе внутри PSR), чтобы максимизировать его вероятность выживания».
|
|
|
|
Методология планирования, изложенная Ламарром и его коллегами, называется политикой восстановления, так как это, по сути, запасная стратегия, которая позволяет марсоходу максимизировать шанс достижения «безопасности» (т. батарея). В своей статье исследователи показали, что расчет этой политики восстановления может быть сложным в этом контексте, поскольку он требует нескольких приближений, которые, если они будут сильно неверными, могут повлиять на надежность общих прогнозов. «Например, время — это непрерывное измерение нашего пространства состояний, которое необходимо дискретизировать», — сказал Ламарр. «Мы должны убедиться, что это приближение/дискретизация не приведет к опасному искажению прогнозов вероятности отказа. На южном полюсе Луны солнечное освещение очень динамично; близлежащие горы и кратеры могут отбрасывать большие тени на поверхность. немного отстает от графика по сравнению с тем, что предполагает (приблизительная) политика, он может пропустить критический период солнечной зарядки. То же самое верно, если он немного опережает график по сравнению с тем, что предполагает политика».
|
|
|
|
Поскольку эти временные приближения сильно влияют на надежность политики восстановления для марсоходов на солнечных батареях, Ламарр и его коллеги держали их очень консервативными. Это в конечном итоге сводит к минимуму риск сбоя, увеличивая при этом вероятность того, что политика останется в безопасности во время реальных миссий. «Мы считаем, что этот подход полезен во многих отношениях», — сказал Ламарр. «Во-первых, это представляет собой шаг к алгоритмам планирования автономной мобильности на большие расстояния, которые заранее учитывают (или «обоснованы») риски, связанные с марсоходами на солнечных батареях. Кроме того, наша методика может стать полезным инструментом для людей-операторов, поскольку они формулируют новые миссии марсохода на южном полюсе Луны (его можно использовать для выбора места посадки, глобального планирования траверса, прогнозирования рисков и многого другого) или даже для поддержки текущей миссии через наземные операции».
|
|
|
|
В будущем политика восстановления, введенная этой группой исследователей, может быть применена к реальным исследовательским миссиям на Луне, чтобы снизить риск потери марсоходов на солнечных батареях в затененных регионах. Поскольку недавнее исследование проводилось в сотрудничестве с Лабораторией реактивного движения НАСА, вскоре этот подход можно будет протестировать в различных реалистичных лунных сценариях. «До сих пор мы тестировали наш подход, используя орбитальные данные кратера Кабеус, но мы надеемся использовать специальные карты солнечного освещения НАСА и применить нашу технику во многих других областях на южном полюсе Луны, которые однажды посетят роботы. или миссии с экипажем, такие как Шеклтон, Фаустини, Нобиле, Хаворт и Кратеры Шумейкера», — добавил Ламарр. «Кроме того, в настоящее время мы работаем над новым поколением алгоритмов дальней навигации с прогнозированием риска для исследования южного полюса Луны с помощью марсоходов на солнечных батареях».
|
|
|
|
Источник
|
