Inimeste kosmoseuuringud lähevad lähikümnenditel hoogsalt käima. Ainuüksi sisemises Päikesesüsteemis kavandatakse missioone, mille käigus saadetakse robot-uurijad ja meeskonnad Maalähedastele objektidele (NEO), tagasi Kuule ja isegi Marsile. Peale selle on isegi plaanis saata robot-missioone Euroopasse, Enceladusse, Titaani ja teistesse 'ookeanimaailmadesse', et otsida elumärke.
Igal juhul tekivad loomulikud küsimused, millised missioonid neile kõige paremini sobivad. Selliste kohtade puhul nagu Titan (millel on madal gravitatsioon ja tihe atmosfäär) õhudroonid peetakse parimaks panuseks. Kuid mis puutub kivistesse kohtadesse nagu asteroidid, Kuu ja Marss, siis võib see olla parim kandidaat robotmaod , mis võiksid leida tee kitsastes kohtades ja rännata maa all.
Selle kontseptsiooni pakkus välja kolm aastat tagasi Teadus- ja Tööstusuuringute Sihtasutus (SINTEF), Skandinaavia suurim sõltumatu uurimisorganisatsioon. Osana ESA tellitud projektist – tuntud kui SERPEX - nad hakkasid uurima, kuidas madude liikumist jäljendavad robotid saaksid aidata astronaute rahvusvahelise kosmosejaama pardal.
SINTEF-i teadlased Pål Liljebäck ja Aksel Transeth ning Knut Robert Fossum NTNU CIRiS-ist, kes mängivad maorobot Wheekoga. Krediit: SINTEF / Thor Nielsen.
Kuid nagu SINTEF-i vanemteadur Aksel Transeth hiljutises väljaandes selgitas pressiteade , võimalused ulatuvad ISS-ist palju kaugemale:
'Ambitsioonikamad rakendused hõlmavad potentsiaalseid tegevusi komeetidel ja Kuul. [A] Snake Robot, mis võib aidata ISS-i astronautidel oma seadmeid hooldada, on ehk lahendus, mida on võimalik realiseerida lühemas perspektiivis.
Võrreldes teiste robot-uurijatega on robotmao peamiseks müügiargumendiks see, et see pakub paremat liikuvust. NASA on juba kaks aastakümmet uurinud punast planeeti robotkulguritega, alustades sellest Rajaleidja ja Sojourner aastal 1997, Vaim ja Võimalus aastal 2003 ja siis Uudishimu aastal 2012. Ja veidi enam kui kahe aasta pärast saadavad nad märts 2020 kulgur.
Kõikidel juhtudel liiguvad need robotid kuuel rattal ja viivad läbi katseid, kasutades robotkätel olevaid instrumente. Kuid nagu nende kulgurite taga olevad missioonimeeskonnad on õppinud, võib liikuvus olla väljakutse. Näiteks pärast viit aastat Marsi pinnal veedetudVaimrover sai pehmesse pinnasesse kinni jäänud , kus selle missioon lõppes. Ja nii edukad, kui need missioonid on olnud uuringute läbiviimisel, on kohti, kuhu nad lihtsalt ei pääse.
SINTEF-i teadlased otsustasid nende probleemidega tegeleda biomimikri abil, st robotite abil, mis jäljendavad elusolendite funktsioone. Kombineerides pikki vahemaid navigeerivat kulgurit madurobotiga, mis suudab mööda maad roomata ja ligipääsmatutesse kohtadesse sattuda, usuvad nad, et tulevastel missioonidel on võimalik minna kohtadesse ja koguda proove viisil, mida teised missioonid ei suudaks.
ESA töötas hiljuti välja oma plaani luua Kuu baas 2030. aastateks. Krediit: ESA/Foster+Partners
Nagu Transeth 2013. aastal selgitas, avaks see paaritamine igasuguseid võimalusi. 'Katleme mitmeid alternatiive, et võimaldada kulguril ja robotil koos töötada,' ütles ta. 'Kuna kulguril on võimas energiaallikas, suudab see madurobotile kulguri ja roboti vahele ulatuva kaabli kaudu toidet anda. Kui robot peaks kasutama oma akusid, saaks see tühjaks ja me kaotaksime selle.
Transethi ja tema kolleegide kavandatavas konfiguratsioonis saaks kulgur hakkama pikkade vahemaade läbimise ülesandega ja suudaks seejärel saata madu kitsastesse ligipääsmatutesse kohtadesse roomama. Neid ühendaks kaabel, mis annaks elektrit, sidesignaale ja mida kasutataks madu tagasi tõmbamiseks. Selles mõttes toimiks madu nagu üks kulguri käsivarrest, kuid tal oleks võimalus iseseisvalt liikuda.
'Usume, et suudame luua roboti, mis suudab kinni hoida, end kokku rullida ja seejärel oma keha pikendada, et jõuda uute kontaktpunktideni,' ütles Transeth. 'Lisaks usume, et see võib pugeda ISS-i seadmete komponentide vahele ja kasutada seadmete pindu veojõu saamiseks, et edasi liikuda – samamoodi nagu tõelised maod looduses.'
Marsil on proovide kogumine paljude kosmoseagentuuride uuringute jaoks ülioluline. Kulgur Curiosity jaoks kinnitas hüdraatunud mineraalide ja savide olemasolu mullaproovides, et kunagi oli Marsil soojem ja niiskem kliima. Ja tulevikus loodavad teadlased leida Marsi pinnasest biotootjaid, mis võiksid viidata bioloogilise elu olemasolule (minevikus või olevikus). Selles suhtes oleks madu robot väga kasulik, kuna see pääseks ligi maa-alustesse süvenditesse, kuhu kulgur ei saa.
Apollo 10-st pildistatud Rima Ariadaeuse nime all tuntud looklev rull, mis on kokkuvarisenud laavatoru tagajärg. Krediit: NASA
Kuul võivad maorobotid olla eriti kasulikud, et aidata ESA-l välja pakutud. Kuu küla ” – alaline teadustegevuse, turismi ja kaevandamise baas, mis toimiks ka ISSi järglasena. Selle baasi kõige tõenäolisem asukoht võib olla sees stabiilsed laavatorud või maa-alused tunnelid, mis pakuksid loomulikku kaitset meteooride, päikesekiirguse ja kosmiliste kiirte eest.
Kuid enne selle aluse ehitamist tuleb neid tunneleid ja laavatorusid kontrollida, et tagada nende ohutus inimeste elamiseks. ESA on viimastel aastatel pühendunud ka komeetide uurimisele, mis hõlmas ka komeetide saatmist Rosetta kosmosesond ja Philae maandur kohtumisele komeediga 67P/Tsjurjumov–Gerasimenko 2014. aastal.
Kahjuks maandur kogenud probleeme kui selle harpuunisüsteem (mis on mõeldud seda paigal hoidma) ei saanud kasutusele võtta. Selle tulemusena oli ta sunnitud sooritama veel ühe pehme maandumise, mis jättis selle uurimise jaoks ebaoptimaalsesse asendisse ja asukohta. Tulevikus saaks ESA seda vältida, saates pinnale sondi, mis viiks maod pinnale, mis seejärel komeedi sisemusse urgitseks.
Kuid seni on ISS-i pardal tehtavad operatsioonid nende robotite jaoks kõige realistlikumad ja tõenäolisemad. Siin tegelevad astronaudid käimasolevate teaduslike katsetega, kuid vastutavad ka jaama ja kogu selle varustuse korrashoiu eest. Selles viimases osas võib SERPEXi projekt kindlasti kasulikuks osutuda, pakkudes neile robotiabilisi, kes saaksid korrapäraselt hooldada.
'Võimalik, et robot võib osa rutiinsetest ülevaatus- ja hooldustöödest teha,' ütles Transeth. «Katsetused on laotud riiuliosadesse, mille taga võib tekkida korrosioon. Selle väljaselgitamiseks tuleb läbi viia kontroll. Madurobot võiks sektsioonide taha pugeda, ülevaatust teha ja ehk isegi väikseid hooldustöid teha.
Mõned SINTEF-i seni välja töötatud kontseptsioonid hõlmavad järgmist Aiko robot , mis töötati välja kaasaskantava süsteemi tootmiseks madude roboti liikumise katsetamiseks. Robot koosneb mitmest identsest ühendusmoodulist, millest igaühel on kaks motoriseeritud vabadusastet. Nagu ülaltoodud videost näha, liigub see roboti ja tema teel olevate takistuste vahelise kontakti jõul.
Ja siis on Wheeko robot , mille töötas välja SINTEF koos Interdistsiplinaarse kosmoseuuringute keskus (CIRiS) ja Norra kosmosekeskus (NSC). Sarnaselt Aikoga loodi see eksperimentaalne robot madude roboti liikumise uurimiseks tasastel pindadel. See koosneb kümnest identsest ühendusmoodulist, millest igaühel on kaks motoriseeritud vabadusastet.
Kuid loomulikult kujutab selliste maorobotite väljatöötamine, mis saavad erinevates keskkondades töötades hakkama erinevate ülesannetega – alates mikrogravitatsioonis töötamisest ISS-i pardal kuni gravitatsiooniga kehal läbi tunnelite liikumiseni – palju väljakutseid. Ja järgmistel aastatel otsivad Transeth ja tema kolleegid võimalusi nende kõigi lahendamiseks.
'Tahame välja selgitada, milliseid spetsifikatsioone vajab madu robotsüsteem,' ütles ta. 'Näiteks milliseid andureid vajab robot, et oma ümbrust adekvaatselt mõista? Millised tehnoloogiad on saadaval, et aidata meil neid vajadusi täita ja milliseid uusi tehnoloogiaid tuleb välja töötada? Millised ebakindlused on seotud sellega, mida on võimalik saavutada?
Juba praegu on ISS-i pardal olevatel astronautidel robotiabilised Sünkroonitud positsiooni hoidmine Katselise satelliidi sisselülitamine ja ümbersuunamine (KERAD). Need tasuta lendavad satelliidid on katsealused mitmesuguse riist- ja tarkvara jaoks, mis kõik on kriitilise tähtsusega tulevaste kosmosemissioonide jaoks, mis kasutavad hajutatud kosmoselaevade arhitektuuri.
Peagi asendatakse need drooniga nimega Astrobee – robotkuubik, mis on pakitud andurite, kaamerate, arvutite ja tõukejõusüsteemiga. Amesi uurimiskeskuse vaimusünnitus Intelligentse robootika rühm , lendab see droon ISS-is ringi ja teeb ülevaatusi.
Mõned Astrobee kasutatavad tehnoloogiad on sarnased sellele, mida Transeth ja tema kolleeg loodavad oma madu robotisüsteemis rakendada. Seetõttu loodavad nad selle drooni ISS-i pardal oldud ajast palju õppida ja sellest saadud õppetunde kaasata.
Lisalugemist: SINTEF