- 27,680
- 46
- 8 Ноя 2022
Агентство научило ровер ползти боком, перешагивать камни и сгибаться, как насекомое — почти без участия человека.
Планетоходы редко ломаются на ровной дороге. Настоящая проблема начинается там, где нужно ехать по песку, камням, ступеням, крутым склонам и плохо освещённым участкам. NASA проверяет прототип ERNEST именно для таких мест: компактная четырёхколёсная машина недавно прошла около 26 километров по пустыне Колорадо в Южной Калифорнии, а инженеры вмешивались в работу минимально.
ERNEST расшифровывается как Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain. В переводе смысл простой: исследовательский ровер для движения по крутым и сложным поверхностям. Прототип построили в Лаборатории реактивного движения NASA. Его длина составляет около 1,2 метра, но задача у машины не игрушечная. На ERNEST отрабатывают технологии, которые однажды могут попасть в дальнобойные луноходы или новые марсоходы для районов, куда нынешняя техника добирается слишком медленно или вообще не может заехать.
Во время мартовских испытаний 2026 года ERNEST проехал 25 км за 37 часов движения. Тесты растянулись на семь дней, потому что инженеры проверяли ровер не в одном удобном режиме, а в разные моменты суток: днём, на рассвете, в сумерках и ночью. Такой выбор важен для будущих лунных миссий. В полярных районах Луны свет падает под низким углом, тени получаются длинными и резкими, а навигация становится намного сложнее, чем на равномерно освещённой площадке.
Скорость ERNEST доходила примерно до 1 км/ч. По земным меркам это почти прогулочный темп, но для планетоходов такой режим уже заметный шаг вперёд. Curiosity и Perseverance ездят осторожнее: им приходится анализировать путь, обходить опасные участки и беречь колёса, энергию и научное оборудование. Новый прототип проверяет другой сценарий: можно ли построить машину, которая проходит большие расстояния быстрее, дольше держит маршрут и сама решает часть задач на сложном рельефе.
Главное отличие ERNEST от нынешних марсоходов начинается с подвески. Марсоходы NASA со времён Sojourner используют схему rocker-bogie, по-русски её обычно описывают как рычажно-балансирную подвеску. Такая система пассивная: колёса подстраиваются под неровности за счёт шарниров и рычагов, а вес распределяется достаточно равномерно. Конструкция отлично показала себя за последние десятилетия, но у неё есть пределы. Она хорошо ползёт по камням и уклонам, но не умеет активно переставлять колёса так, как это делает более подвижная машина.
У ERNEST подвеска активная. Ровер может менять распределение веса между колёсами и поднимать каждое сетчатое колесо, чтобы пройти препятствие, которое остановило бы более привычную пассивную схему. Два приводных шарнира в передней части управляют качающимся узлом и позволяют машине использовать разные способы движения. ERNEST может как бы извиваться, переступать колёсами, забираться на препятствия и ехать боком. Все четыре колеса поворачиваются, поэтому ровер не привязан к движению только вперёд или назад.
При этом инженеры не отказались от экономии энергии. В конструкции есть муфта, которая позволяет переключаться между активной и пассивной подвеской. Активный режим лучше подходит для сложного рельефа, но требует больше энергии. Пассивный проще и экономичнее, зато хуже справляется с препятствиями. Для будущей миссии такая гибкость важна: планетоход не должен тратить ресурс на сложные движения там, где можно спокойно ехать по относительно ровной поверхности.
Прежде чем собрать нынешний ERNEST, команда построила два уменьшенных прототипа длиной около 60 сантиметров. На них проверили 11 вариантов активной подвески. Испытания шли в трейлере, заполненном имитатором лунного реголита. Реголит - это рыхлый слой пыли, обломков и мелких частиц на поверхности Луны. Инженеры меняли углы наклона и несколько месяцев смотрели, какие схемы лучше ведут себя на склонах. Только после этого появился финальный вариант подвески.
Затем прототип увеличили и добавили прямоугольную головную часть на мачте высотой около 1,4 метра. Аппаратную часть завершили в сентябре 2024 года, но сначала ровер всё ещё зависел от оператора. Человек управлял им джойстиком и отправлял команды, чтобы машина преодолевала препятствия. Для реальной Луны или Марса такого подхода недостаточно. Радиосигнал идёт с задержкой, рельеф меняется, освещение мешает камерам, а оператор не может вручную вести машину через каждый камень.
Поэтому ERNEST начали обучать автономному движению . Для этого использовали обучение с подкреплением. В такой схеме алгоритм пробует разные действия в среде, получает условную награду за удачное поведение и постепенно учится выбирать более выгодные решения. Вместо того чтобы ломать реальный прототип тысячами неудачных попыток, инженеры создали точную виртуальную среду. В неё загрузили данные о том, как настоящее железо реагирует на разные типы грунта и препятствий.
Дальше началась массовая тренировка в симуляторе. На вычислительном кластере одновременно запускали множество виртуальных заездов. Иногда за один уик-энд система успевала прогнать тысячи часов испытаний. Такой способ позволяет проверить огромное число ситуаций: песчаные волны, каменные насыпи, ступени, крутые подъёмы, разный наклон и разные варианты движения подвески. Реальный ровер физически не смог бы пройти столько тестов за разумное время.
После нескольких месяцев виртуального обучения ERNEST выпустили на испытательную площадку Mars Yard в JPL. Там собрали полосу препятствий с песчаными гребнями, щебнем, ступенями и крутыми склонами. Главный вопрос был не в том, сможет ли оператор провести машину через маршрут, а справится ли ровер сам. Прототип начал выбирать движения автономно и проходить участки, которые остановили бы ровер с пассивной подвеской. После первых проверок ERNEST прошёл много подобных трасс.
Теперь команда хочет соединить две способности в одну систему. Первая - понимание, когда и как использовать активную подвеску. Вторая - более дальняя автономная навигация, где ровер планирует путь не на несколько метров, а на длинный участок маршрута. Машина должна отличать препятствия, которые можно преодолеть, от опасных зон, которые лучше объехать. Для будущих лунных и марсианских миссий это критично: лишний риск может стоить аппарата, а слишком осторожное движение съедает время и энергию.
ERNEST пока остаётся прототипом, а не готовым луноходом. Но именно в таких машинах проверяют, какие решения имеют смысл для следующего поколения планетоходов. Если активная подвеска и автономная навигация подтвердят надёжность, будущие роверы смогут ехать дальше, быстрее и смелее заходить в сложные районы: к лунным полюсам, на крутые склоны, в каменистые долины Марса и другие места, где научный интерес давно выше технических возможностей.
Планетоходы редко ломаются на ровной дороге. Настоящая проблема начинается там, где нужно ехать по песку, камням, ступеням, крутым склонам и плохо освещённым участкам. NASA проверяет прототип ERNEST именно для таких мест: компактная четырёхколёсная машина недавно прошла около 26 километров по пустыне Колорадо в Южной Калифорнии, а инженеры вмешивались в работу минимально.
ERNEST расшифровывается как Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain. В переводе смысл простой: исследовательский ровер для движения по крутым и сложным поверхностям. Прототип построили в Лаборатории реактивного движения NASA. Его длина составляет около 1,2 метра, но задача у машины не игрушечная. На ERNEST отрабатывают технологии, которые однажды могут попасть в дальнобойные луноходы или новые марсоходы для районов, куда нынешняя техника добирается слишком медленно или вообще не может заехать.
Во время мартовских испытаний 2026 года ERNEST проехал 25 км за 37 часов движения. Тесты растянулись на семь дней, потому что инженеры проверяли ровер не в одном удобном режиме, а в разные моменты суток: днём, на рассвете, в сумерках и ночью. Такой выбор важен для будущих лунных миссий. В полярных районах Луны свет падает под низким углом, тени получаются длинными и резкими, а навигация становится намного сложнее, чем на равномерно освещённой площадке.
Скорость ERNEST доходила примерно до 1 км/ч. По земным меркам это почти прогулочный темп, но для планетоходов такой режим уже заметный шаг вперёд. Curiosity и Perseverance ездят осторожнее: им приходится анализировать путь, обходить опасные участки и беречь колёса, энергию и научное оборудование. Новый прототип проверяет другой сценарий: можно ли построить машину, которая проходит большие расстояния быстрее, дольше держит маршрут и сама решает часть задач на сложном рельефе.
Главное отличие ERNEST от нынешних марсоходов начинается с подвески. Марсоходы NASA со времён Sojourner используют схему rocker-bogie, по-русски её обычно описывают как рычажно-балансирную подвеску. Такая система пассивная: колёса подстраиваются под неровности за счёт шарниров и рычагов, а вес распределяется достаточно равномерно. Конструкция отлично показала себя за последние десятилетия, но у неё есть пределы. Она хорошо ползёт по камням и уклонам, но не умеет активно переставлять колёса так, как это делает более подвижная машина.
У ERNEST подвеска активная. Ровер может менять распределение веса между колёсами и поднимать каждое сетчатое колесо, чтобы пройти препятствие, которое остановило бы более привычную пассивную схему. Два приводных шарнира в передней части управляют качающимся узлом и позволяют машине использовать разные способы движения. ERNEST может как бы извиваться, переступать колёсами, забираться на препятствия и ехать боком. Все четыре колеса поворачиваются, поэтому ровер не привязан к движению только вперёд или назад.
При этом инженеры не отказались от экономии энергии. В конструкции есть муфта, которая позволяет переключаться между активной и пассивной подвеской. Активный режим лучше подходит для сложного рельефа, но требует больше энергии. Пассивный проще и экономичнее, зато хуже справляется с препятствиями. Для будущей миссии такая гибкость важна: планетоход не должен тратить ресурс на сложные движения там, где можно спокойно ехать по относительно ровной поверхности.
Прежде чем собрать нынешний ERNEST, команда построила два уменьшенных прототипа длиной около 60 сантиметров. На них проверили 11 вариантов активной подвески. Испытания шли в трейлере, заполненном имитатором лунного реголита. Реголит - это рыхлый слой пыли, обломков и мелких частиц на поверхности Луны. Инженеры меняли углы наклона и несколько месяцев смотрели, какие схемы лучше ведут себя на склонах. Только после этого появился финальный вариант подвески.
Затем прототип увеличили и добавили прямоугольную головную часть на мачте высотой около 1,4 метра. Аппаратную часть завершили в сентябре 2024 года, но сначала ровер всё ещё зависел от оператора. Человек управлял им джойстиком и отправлял команды, чтобы машина преодолевала препятствия. Для реальной Луны или Марса такого подхода недостаточно. Радиосигнал идёт с задержкой, рельеф меняется, освещение мешает камерам, а оператор не может вручную вести машину через каждый камень.
Поэтому ERNEST начали обучать автономному движению . Для этого использовали обучение с подкреплением. В такой схеме алгоритм пробует разные действия в среде, получает условную награду за удачное поведение и постепенно учится выбирать более выгодные решения. Вместо того чтобы ломать реальный прототип тысячами неудачных попыток, инженеры создали точную виртуальную среду. В неё загрузили данные о том, как настоящее железо реагирует на разные типы грунта и препятствий.
Дальше началась массовая тренировка в симуляторе. На вычислительном кластере одновременно запускали множество виртуальных заездов. Иногда за один уик-энд система успевала прогнать тысячи часов испытаний. Такой способ позволяет проверить огромное число ситуаций: песчаные волны, каменные насыпи, ступени, крутые подъёмы, разный наклон и разные варианты движения подвески. Реальный ровер физически не смог бы пройти столько тестов за разумное время.
После нескольких месяцев виртуального обучения ERNEST выпустили на испытательную площадку Mars Yard в JPL. Там собрали полосу препятствий с песчаными гребнями, щебнем, ступенями и крутыми склонами. Главный вопрос был не в том, сможет ли оператор провести машину через маршрут, а справится ли ровер сам. Прототип начал выбирать движения автономно и проходить участки, которые остановили бы ровер с пассивной подвеской. После первых проверок ERNEST прошёл много подобных трасс.
Теперь команда хочет соединить две способности в одну систему. Первая - понимание, когда и как использовать активную подвеску. Вторая - более дальняя автономная навигация, где ровер планирует путь не на несколько метров, а на длинный участок маршрута. Машина должна отличать препятствия, которые можно преодолеть, от опасных зон, которые лучше объехать. Для будущих лунных и марсианских миссий это критично: лишний риск может стоить аппарата, а слишком осторожное движение съедает время и энергию.
ERNEST пока остаётся прототипом, а не готовым луноходом. Но именно в таких машинах проверяют, какие решения имеют смысл для следующего поколения планетоходов. Если активная подвеска и автономная навигация подтвердят надёжность, будущие роверы смогут ехать дальше, быстрее и смелее заходить в сложные районы: к лунным полюсам, на крутые склоны, в каменистые долины Марса и другие места, где научный интерес давно выше технических возможностей.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
