NASA prezentuje rover ERNEST: rewolucyjny pojazd z AI i aktywnym zawieszeniem na ekstremalne misje kosmiczne!

Marsochody Curiosity i Perseverance to wspaniałe maszyny, ale mają jeden zasadniczy problem: są zbyt ostrożne i powolne. Podczas gdy stare modele latami pełzają po marsjańskich kraterach, inżynierowie z Laboratorium Napędu Odrzutowego (Jet Propulsion Laboratory) NASA postanowili, że przyszli badacze kosmosu potrzebują bardziej aktywnego zawieszenia i odrobinę sztucznej inteligencji. Tak powstał ERNEST (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain) — czterokołowy prototyp, który niedawno z powodzeniem przeszedł „kurs młodego bojownika” na pustyni Kolorado na południu Kalifornii.

Urządzenie wygląda kompaktowo, ale niech wygląd was nie zwiedzie. Podczas testów terenowych pokonał 26 kilometrów trudnego terenu, demonstrując poziom autonomii, o którym jego poprzednicy mogli tylko marzyć. Główną cechą ERNESTA jest aktywny system zawieszenia. Jeśli klasyczne łaziki używają pasywnego systemu „rocker-bogie”, który po prostu pozwala kołom toczyć się po nierównościach, to nowy prototyp dosłownie manipuluje swoją wagą i położeniem kół.

Jak nauczyć robota chodzić po kamieniach

Zamiast po prostu utknąć przed kolejnym głazem, ERNEST może niezależnie podnosić każde ze swoich kół, aby „przeskoczyć” przez kamień lub szczelinę. Aktywne zawieszenie pozwala dynamicznie rozdzielać ciężar między kołami, co jest krytyczne dla utrzymania przyczepności na stromych zboczach księżycowych kraterów lub marsjańskich skał. Dzięki dwóm przegubowym połączeniom z przodu i czterem obrotowym kołom, urządzenie może poruszać się bokiem lub używać złożonych typów ruchu, takich jak „wędrówki” i „kroki” kół. Czyni go to znacznie bardziej zwrotnym niż jakikolwiek seryjny łazik obecnie pracujący na Marsie.

Ciekawe, że urządzenia uczono nie tylko na pustyni, ale i w wirtualnej rzeczywistości. Zespół Jet Propulsion Laboratory wykorzystał metodę uczenia przez wzmocnienie (reinforcement learning). Początkowo łazik „trenował się” przez tysiące godzin w wysokoprecyzyjnym symulatorze, gdzie algorytmy uczyły się reagować na różne typy gruntów i przeszkód. Dopiero po tym, jak jego cyfrowy bliźniak nauczył się nie przewracać przy każdym kroku, wiedzę załadowano na rzeczywisty sprzęt. Rezultat? Na poligonie Mars Yard urządzenie samoistnie pokonywało piaszczyste fale i strome kamienne stopnie bez interwencji operatora.

Prędkość, która imponuje (w skali kosmosu)

Choć 1 km/h brzmi jak prędkość bardzo leniwej żółwi, dla planetarnych badań to prawdziwy przełom. To nieporównywalnie szybciej niż obecne łaziki marsjańskie, które spędzają godziny na analizowaniu każdego centymetra drogi. Przez 37 godzin czystego prowadzenia, rozciągniętych na tydzień testów, ERNEST udowodnił, że przyszłe „naukowe road tripy” na innych planetach mogą być znacznie bardziej dynamiczne.

Projekt rozpoczął się w 2022 roku z finansowaniem z wewnętrznego funduszu badań JPL, a obecnie wspiera go program badań Marsa i Biuro Strategii Naukowej NASA. Jeśli technologia aktywnego zawieszenia potwierdzi swoją niezawodność, kolejne misje będą mogły zajrzeć w miejsca, w które wcześniej nawet nie odważono się skierować kamer. Na razie ERNEST pozostaje prototypem, ale jego sukcesy na kalifornijskiej pustyni zbliżają moment, w którym „tańczące” łaziki staną się zwyczajnym zjawiskiem na bezkresnych przestrzeniach Układu Słonecznego.

Nawiasem mówiąc, rozwój nowych środków transportu do kosmosu idzie równolegle z przygotowaniem modułów lądowania. Na przykład niedawno dowiedzieliśmy się o ponownym uruchomieniu programu księżycowego Griffin-1, co ma stać się kluczowym etapem w dostarczaniu sprzętu na satelitę Ziemi.