Чотириногі роботи готуються до автономного дослідження Марса

Одного дня дослідження космосу може залучати астронавтів, які постійно живуть поза межами планети, як це передбачається місії «Артеміда» на Місяць, або Ілона Маска для Mars.

Однак, навіть за наявності людини, значну частину роботи, необхідної в космосі, виконуватимуть роботи, якщо не тому, що їх набагато легше замінити, ніж астронавтів-людей, і вони набагато менш вразливі до токсичного повітря чи вакууму, радіації, жахливих температур тощо.

В ідеалі, більшість марсоходів і роботів повинні вміти самостійно виконувати прості завдання, а люди на Землі або на місці повинні залучатися лише для вирішення конкретних проблем або визначення їхніх щоденних місій.

Оскільки ШІ швидко розвивається, зокрема фізичний ШІ, концепція, яку зараз підтримує лідер у сфері ШІ – NVIDIA, ця науково-фантастична мрія вже може стати реальністю.

Для ще більш віддалених місій, таких як місії на супутниках Юпітера, затримка в зв'язку, яка може сягати 1 години, ще більше ускладнює будь-яке пряме керування, роблячи будь-яке автономне рішення зондів особливо цінним.

«Ровери розроблені з урахуванням енергоефективності та безпеки, а також для повільного пересування по небезпечній місцевості. Як результат, дослідження зазвичай обмежується лише невеликою частиною місця посадки, при цьому марсоходи зазвичай проходять до кількох сотень метрів на день, що ускладнює збір геологічно різноманітних даних».

Ще одним кроком буде надання роботам для дослідження космосу більшої можливості вільно пересуватися. Зрештою, колеса та гусениці можуть бути надійнішими, але ж на Місяці та Марсі на них не чекають дороги.

В результаті, більшість місій роботизованих досліджень досі зосереджувалися на відносно рівних, легкодоступних регіонах. Але ці території також можуть бути не найкориснішими для майбутньої колонізації космосу.

Наприклад, лавові труби могли б стати ідеальними попередньо побудованими укриттями для майбутніх астронавтів, але ми ніколи належним чином не досліджували жодну з них. хоча планується дослідження лавових трубок за допомогою штучного інтелектуА більшість ресурсів, ймовірно, можна знайти в глибоких кратерах (вода) або гірських регіонах (метали та інші мінеральні родовища).

«На Місяці багато ключових ресурсів розташовані в важкодоступних місцях, включаючи пірокластичні відкладення, багаті на леткі речовини та титан, базальти KREEP, що містять REE, та водяний лід у постійно затінених регіонах поблизу Південного полюса. На Марсі також були виявлені оголення водяного льоду та реголіт, багатий на метали, у високогірних регіонах, часто на нестабільних схилах або в тріщинуватих геологічних умовах».

Тож потрібні більш досконалі роботи, ймовірним варіантом яких є чотириногі «робо-собаки», оскільки ця конструкція стає дедалі популярнішою і на Землі.

Цю можливість перевіряють швейцарські дослідники з ETH Zurich, Університету Цюріха, Інституту космічних досліджень Невшателя, Базельського університету та Бернського університету.

Вони використали чотириногого робота, перевірили, чи зможе він виконувати напівавтономне дослідження та збір зразків у реконструйованому космічному середовищі, і опублікували свої висновки у журналі Frontiers In Space Technologies.¹, під назвою «Напівавтономне дослідження марсіанських та місячних аналогів за допомогою робота на ногах з використанням роботизованої руки, оснащеної раманівською спектроскопією, та мікроскопічного зображення.".

Відтворення Марса на Землі

Дослідники використовували об'єкт Марслабор в Базельському університеті, який моделює умови поверхні планет, використовуючи аналогові гірські породи, реголіт (планетний пил) та аналогові умови освітлення, щоб відтворити середовище, ідентичне марсіанському, за винятком гравітації.

Marslabor займає приміщення площею 80 м² з випробувальним стендом площею 40 м², що складається з аналогічних марсіанських матеріалів. Серед них були породи з високим потенціалом для збереження біологічних сигнатур, такі як гіпс або карбонатна порода, які могли б становити великий інтерес для реальних марсіанських досліджень, спрямованих на вивчення минулої біологічної активності на Червоній планеті.

джерело: Рубежі космічних технологій

Крім того, були також включені типи гірських порід, що свідчать про течію води в минулому, такі як силікокластичні карбонатні породи та сірковмісний базальт.

Частина кімнати також відтворювала місячні умови, з типами гірських порід, які могли бути корисним джерелом оксидів, титану, алюмінію та кремнію.

Чотириногі дослідники

Полівалентний робот із датчиками

Робот, який використовувався в цьому дослідженні, був роботом ANYmal, створеним швейцарською компанією. БУДЬ-ЯКА ботика, що спеціалізується на промислових інспекціях у вибухонебезпечних зонах. Для забезпечення картографування та локалізації ANYmal оснащений лідарним детектором VLP-16 Puck LITE від Velodyne, шістьма активними стереосенсорами RealSense D435 від Intel для картографування рельєфу та двома ширококутними камерами FLIR Blackfly для забезпечення потоків зображень у форматі RGB.

джерело: Рубежі космічних технологій

Робот був оснащений мікроскопічним томографом (MICRO) та Раманівський спектрометр MIRA RTX виготовлено швейцарською компанією Metrohm. Ці датчики були встановлені на роботизованому маніпуляторі, розробленому власними силами ETH (Eidgenössische Technische Hochschule – Швейцарський федеральний технологічний інститут).

Ним дистанційно керував оператор за допомогою графічного інтерфейсу користувача (GUI), який відображає цифрову карту рельєфу та зображення з камер, на які передаються команди та завдання.

джерело: Рубежі космічних технологій

Мета тепловізора MICRO — отримувати крупним планом зображення текстури, зернистості та кольору зразків гірських порід, що є важливим набором даних для визначення типу породи та її складу. Він містить USB-мікроскоп, кільце з 48 RGB-світлодіодів, датчик часу прольоту (ToF) та електроніку керування. Пінопластове кільце запобігає потраплянню розсіяного світла, коли MICRO контактує з ціллю.

Раманівський спектрометр використовував інфрачервоний збуджувальний лазер з довжиною хвилі 785 нм та максимальною потужністю 100 мВт, з діапазоном від 400 до 2,300 см⁻¹ та роздільною здатністю 8–10 см⁻¹. Дані доповнюють спостереження MICRO, розкриваючи хімічний склад досліджуваних порід.

джерело: Рубежі космічних технологій

Розслідування з людьми та без них

Дві операційні концепції для роботизованого наукового дослідження: одна з класичним керуванням людиною, а інша з багатоцільовим, напівавтономним відбором проб з мінімальним втручанням людини.

Перейдіть на вкладку метод з допомогою людини, оператор визначав ціль на зображенні з камери та вибирав навігаційну точку маршруту в графічному графічному інтерфейсі. Потім оператор міг негайно переглянути вхідні дані та вирішити, чи потрібні додаткові вимірювання. Оператор також вибирав, скільки вимірювань Рамана було розгорнуто, та визначав їх конкретне розташування на скелі.

Перейдіть на вкладку напівавтономний методРоботу заздалегідь надавали заздалегідь визначені команди, включаючи пересування, навігацію по точках маршруту, розгортання інструментів та повернення даних. Після завантаження інструкцій робот виконував усі завдання автономно, від руху до розгортання роботизованої руки та наукових вимірювань.

Після завершення послідовності вимірювань на кожній цілі робот автономно продовжував свій цикл виконання, переходячи до наступної цілі та зберігаючи дані після кожного вимірювання. Тільки після завершення вимірювань для всіх цілей робот передавав зібрані дані на базову станцію.

джерело: Рубежі космічних технологій

Результати аналізу підтвердили корисність поєднання різних інструментів, причому поєднання раманівського та мікроаналізу збільшує ймовірність правильної ідентифікації даної породи.

Напівавтономний метод правильно визначав щонайменше 1/3 цілей за цикл, досягаючи 100% ідентифікації цілей в одній з чотирьох аналогових місій. Місії з кількома цілями тривали від 12 до 23 хвилин, тоді як місія з керуванням людиною потребувала 41 хвилини для завершення порівнянного аналізу.

Тож, хоча результати були менш ідеальними, за хвилину можна було проводити набагато більше успішних аналізів, що призводило до підвищення загальної ефективності. Таким чином, цей досвід підтвердив, що більш автономні роботи можуть швидко досліджувати великі площі планетарних поверхонь.

Крім того, після ідентифікації цікавий зразок може бути проаналізований вченими вручну для подальшого дослідження.

«Замість того, щоб покладатися виключно на великі та складні набори інструментів, майбутні місії можуть використовувати гнучких роботів, які швидко сканують навколишнє середовище та позначають перспективні цілі для детального дослідження».

Удосконалення роботизованих досліджень

Дослідники також зазначили, що всі використані інструменти були розроблені з урахуванням безпосереднього керування людиною. Це означає, що напівавтономний робот іноді страждав від неправильного розташування руки, що призводило до розмитих зображень MICRO або занадто шумних даних Рамана.

Удосконалена система могла б натомість повторити тест з незначним автоматичним коригуванням маніпулятора у разі розмитих зображень або неякісних даних спектрометрії. Подальші програми автоматизації також могли б допомогти.

«Щоб перейти на ще вищий рівень автономності, роботи могли б автономно виявляти цілі, що їх цікавлять, на основі форми, кольору та текстури. У сценаріях, коли передача даних дуже повільна (наприклад, у зовнішній частині Сонячної системи), робот міг би автономно проводити вимірювання цих цілей».

Ця система також не використовувала останні досягнення в галузі штучного інтелекту, які могли б надати роботам набагато більшу автономію в майбутньому, як ми обговорювали в «Космос 2.0: Зростання автономних роботів та штучного інтелекту«. Отже, ще більш просунуті протоколи виявлення, а потім сканування можуть забезпечити більш ефективні та автономні вимірювання. Звідси, навчання спеціалізованої моделі штучного інтелекту на реальних даних від роботів на Марсі чи Місяці може зробити майбутні покоління зондів ще ефективнішими».

IІнвестування в космічну робототехніку

Інтуїтивно зрозумілі машини

Відправлення автономних зондів до міжзоряних об'єктів вимагатиме значних знань у створенні великих космічних зондів та забезпеченні їхньої доставки до потрібного місця цілими та неушкодженими. Наразі це переважно є прерогативою державних установ, таких як NASA, ESA та пов'язаних з ними університетів.

Ситуація змінюється, оскільки ми наближаємося до того моменту, коли приватні компанії зможуть почати відправляти автоматизовані або пілотовані місії для видобутку корисних копалин на астероїдах, особливо на навколоземних об'єктах. Такого роду проєкт, ймовірно, буде наступним кроком або буде здійснюватися паралельно з поверненням пілотованих місій на Місяць, запланованим на найближчі роки.

Заснована у 2013 році в Х'юстоні, штат Техас, компанія Intuitive Machines наразі є дуже «орієнтованою на Місяць» компанією, про що свідчить її біржовий тікер LUNR, і вже... був обраний для 4 місій NASA на Місяць, і працевлаштовує понад 400 осіб.

джерело: Інтуїтивно зрозумілі машини

Це була перша комерційна компанія, яка успішно висадилася на Місяць та передала наукові дані з нього. Вона також здійснила перший запуск двигуна LOx/LCH4 (рідкий кисень, рідкий метан) у космосі. Компанія працює над багатьма проектами, які стануть основою місячної інфраструктури для дослідження та заселення.

Перший з них — це «послуга передачі даних», при цьому технологія тестується, і зрештою, планується створення місячного сузір'я передачі даних навколо орбіти Місяця.

джерело: Інтуїтивно зрозумілі машини

Друга частина – це «Інфраструктура як послуга». Вона має включати телекомунікаційні послуги, послуги GPS-локації та місячні наземні транспортні засоби (LTV), здатні до автономної роботи.

джерело: Інтуїтивно зрозумілі машини

Останній сегмент – це доставка матеріалу на поверхню Місяця. Наразі компанія доставила наукові корисні вантажі за допомогою Посадковий апарат «Нова-С»., посадковий модуль заввишки 4.3 метра (14 футів), здатний доставити на Місяць 130 кг корисного вантажу.

Наступним кроком буде посадковий модуль Nova-D, здатний доставити на Місяць 1,500-2,500 кг матеріалу. Таке корисне навантаження та розмір будуть необхідні для доставки місячного всюдихідного транспортного засобу (LTV), а також ядерного реактора Fission Surface Power потужністю 40 кВт, який, як очікується, буде живити місячну базу.

джерело: Інтуїтивно зрозумілі машини

Компанія уклала багато цінних контрактів з NASA, наприклад, контракт на ближню космічну мережу (Near Space Network) з максимальною потенційною вартістю 4.82 млрд доларів. Остаточне рішення щодо контракту LTV (загальна вартість життя) NASA між трьома потенційними постачальниками очікується наприкінці 2025 року, а його вартість також сягатиме 4.6 млрд доларів.

Окрім NASA, компанія намагається диверсифікувати свою клієнтську базу, оскільки у квітні 2025 року була обрана Техаською космічною комісією для отримання гранту на суму до 10 мільйонів доларів.

Це сприятиме розвитку земного апарату для повернення на Землю та орбітальної лабораторії з виготовлення, призначеної для забезпечення біовиробництва в умовах мікрогравітації. Цей апарат також забезпечить резервний варіант та зменшить ризики для майбутніх місій Компанії з повернення зразків на Місяць.

Ще один проект — розробка малопотужних ядерних стелс-супутників для контракту JETSON дослідницької лабораторії ВПС.

Оскільки компанія досягає позитивного показника вільного грошового потоку в першому кварталі 1 року, а також завдяки контракту на місячний телекомунікації, вона стає набагато безпечнішою для інвесторів, переходячи від стартапу, що спалює готівку, до визнаного постачальника послуг для зростаючої космічної економіки.

І це може стати будівельним блоком для подальшого дослідження глибокого космосу та використання космічних ресурсів, особливо враховуючи, що воно стає надійним партнером NASA нарівні зі SpaceX (незабаром вийде на IPO після злиття з xAI) Або Ракетна лабораторія (RKLB ).

(Ти можеш Дізнайтеся більше про Intuitive Machines у нашому інвестиційному звіті, присвяченому компанії.)

Останні Інтуїтивно зрозумілі машини (ЛУНР) Новини та події акцій

Посилання на дослідження

^{1Габріела Лігеза, Філіп Арм та ін. Напівавтономне дослідження марсіанських та місячних аналогів за допомогою робота на ногах з використанням роботизованої руки, оснащеної комбінаційним розсіюванням, та мікроскопічного зображення. Frontier Space Technologies, 31 березня 2026 р. Том 7 – 2026 | https://doi.org/10.3389/frspt.2026.1741757}