De bouw en het testen van de CADRE-rovers, die samen het maanoppervlak in kaart zullen brengen als een technische demo om de belofte van multirobotmissies te laten zien, zijn voltooid. Een trio van kleine rovers die samen de Maan gaan verkennen, is op weg naar de lancering. Ingenieurs van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië zijn onlangs klaar met het in elkaar zetten van de robots en hebben ze vervolgens onderworpen aan een zware reeks tests om er zeker van te zijn dat ze hun schokkende ruimtereis en hun reis door de meedogenloze maanomgeving overleven.
Als onderdeel van een technologiedemonstratie met de naam CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration) is elke door zonne-energie aangedreven rover ongeveer zo groot als een handbagagekoffer. De rovers en de bijbehorende hardware worden geïnstalleerd op een lander die op weg is naar het Reiner Gamma-gebied van de maan. Ze zullen de daglichturen van een dag op de maan doorbrengen - het equivalent van ongeveer 14 dagen op aarde - om experimenten uit te voeren door autonoom het maanoppervlak te verkennen, in kaart te brengen en grondradar te gebruiken. Het doel is om aan te tonen dat een groep robotachtige ruimtevaartuigen kan samenwerken om taken uit te voeren en gegevens op te nemen als een team zonder expliciete opdrachten van missiecontroleurs op aarde. Als het project slaagt, zouden toekomstige missies teams van robots kunnen omvatten die zich verspreiden om gelijktijdig en gedistribueerd wetenschappelijke metingen uit te voeren, mogelijk ter ondersteuning van astronauten. Ingenieurs hebben vele uren besteed aan het testen van de rovers en het oplossen van bugs om de hardware af te krijgen, te testen en voor te bereiden op de integratie met de lander.
"We hebben een overdrive gedraaid om deze technologiedemo klaar te stomen voor zijn maanavontuur", zegt Subha Comandur, CADRE-projectmanager bij JPL. "Het is maandenlang bijna 24 uur per dag testen en soms opnieuw testen geweest, maar het harde werk van het team werpt zijn vruchten af. We weten nu dat deze rovers klaar zijn om te laten zien wat een team van kleine ruimterobots allemaal kan. Nu weten we dat deze rovers klaar zijn om te laten zien wat een team van kleine ruimterobots samen kan bereiken."
Schudden en bakken
Hoewel de lijst met tests uitgebreid is, omvatten de meest brute tests extreme omgevingsomstandigheden om ervoor te zorgen dat de rovers de ontberingen van de weg die voor hen ligt kunnen doorstaan. Zo worden ze onder andere opgesloten in een thermische vacuümkamer die de luchtloze omstandigheden van de ruimte en de extreem hete en koude temperaturen simuleert. De hardware wordt ook vastgeklemd op een speciale "schudtafel" die intens trilt om ervoor te zorgen dat het de reis uit de aardatmosfeer kan doorstaan. "Dit is waar we onze rovers aan onderwerpen: schudden' om de raketlancering zelf te simuleren en 'bakken' om de extreme temperaturen van de ruimte te simuleren. Het is erg zenuwslopend om dit zelf mee te maken," zegt Guy Zohar van JPL, de flight system manager van het project. "We gebruiken veel zorgvuldig geselecteerde commerciële onderdelen in ons project. We verwachten dat ze werken, maar we zijn altijd een beetje bezorgd als we gaan testen. Gelukkig is elke test uiteindelijk geslaagd." Ingenieurs voerden ook milieutests uit op drie hardware-elementen die op de lander zijn gemonteerd: een basisstation waarmee de rovers zullen communiceren via mesh-netwerkradio's, een camera die de activiteiten van de rovers in beeld zal brengen en de uitrolsystemen die de rovers naar het maanoppervlak zullen laten zakken via een vezelketting die langzaam uit een gemotoriseerde spoel wordt gevoerd.
Code ook op de proef stellen
Ondertussen hebben ingenieurs die aan de coöperatieve autonomiesoftware van CADRE werken vele dagen doorgebracht op JPL's rotsachtige, zanderige Mars Yard met versies op ware grootte van de rovers, ontwikkelingsmodellen genoemd. Met vluchtsoftware en autonomiemogelijkheden aan boord hebben deze testrovers laten zien dat ze belangrijke doelen voor het project kunnen bereiken. Ze reden samen in formatie. Geconfronteerd met onverwachte obstakels pasten ze als groep hun plannen aan door bijgewerkte kaarten te delen en gecoördineerde paden opnieuw te plannen. En toen de batterij van een rover bijna leeg was, pauzeerde het hele team zodat ze later samen verder konden.
Het project voerde 's nachts verschillende ritten uit onder grote schijnwerpers zodat de rovers extreme schaduwen en verlichting konden ervaren die ongeveer overeenkomen met wat ze overdag op de maan zullen tegenkomen. Daarna voerde het team soortgelijke aandrijvingstests uit met vluchtmodellen (de rovers die naar de maan zullen gaan) in een schone ruimte van JPL. Toen de smetteloze vloer daar een beetje glad bleek - een andere textuur dan op het maanoppervlak - raakten de robots uit formatie. Maar ze stopten, pasten zich aan en vervolgden hun geplande pad.
"Omgaan met onverwachte dingen - dat is belangrijk voor de autonomie. Het belangrijkste is dat de robots reageren op dingen die niet volgens plan verlopen, dat ze dan opnieuw plannen en nog steeds succesvol zijn," zei Jean-Pierre de la Croix van JPL, hoofdonderzoeker bij CADRE en hoofdverantwoordelijke voor autonomie. "We gaan naar een unieke omgeving op de maan en er zullen natuurlijk enkele onbekenden zijn. We hebben ons best gedaan om ons daarop voor te bereiden door software en hardware samen te testen in verschillende situaties." Vervolgens wordt de hardware verscheept naar Intuitive Machines voor installatie op een Nova-C lander die zal worden gelanceerd bovenop een SpaceX Falcon 9 raket vanaf NASA's Kennedy Space Center in Florida.
Foto: NASA/JPL
Bron: NASA
