Adam Malecek, Viskonsin-Madison Universiteti

Andrew Zinin tərəfindən redaktə edilmişdir

 Redaktorların qeydləriMexanika mühəndisliyi professoru Den Negrut sınaq üçün istifadə edilən kosmik roverlə poza verir. Kredit: Joel Hallberg / UW-Madison

2009-cu ildə Mars rover Spirit kimi milyonlarla dollarlıq yerdənkənar nəqliyyat vasitəsi yumşaq qum və ya çınqılda ilişib qalanda, Yerə əsaslanan mühəndislər virtual evakuator kimi idarəetməni ələ keçirərək, onun təkərlərini hərəkət etdirən və ya kursunu tərsinə çevirən bir sıra əmrlər verir, onu azad etmək və kəşfiyyatını davam etdirmək üçün çox vaxt aparır.

Ruh daimi olaraq ilişib qalsa da, gələcəkdə burada, terra firmada daha yaxşı ərazi sınaqları bu səmavi böhranların qarşısını almağa kömək edə bilər.

Viskonsin-Madison Universitetinin mexaniki mühəndisləri kompüter simulyasiyalarından istifadə edərək , roverlərin Yer üzündə sınaqdan keçirilməsində qüsur aşkar ediblər. Bu səhv, roverlərin yerdən kənar missiyalarda yerləşdirildikdən sonra necə davranacağı ilə bağlı həddindən artıq optimist nəticələrə gətirib çıxarır.

Bu missiyalara hazırlaşmağın vacib elementi, bir roverin yumşaq ərazidə və ya qayalıq ərazilərdə ilişib qalmasının qarşısını almaq üçün yerüstü səthləri aşağı cazibə qüvvəsində necə keçəcəyini dəqiq başa düşməkdir .

Ayda cazibə qüvvəsi Yerdəkindən altı dəfə zəifdir. Onilliklər ərzində roverləri sınaqdan keçirən tədqiqatçılar faktiki roverin kütləsinin altıda biri olan prototip yaratmaqla cazibə qüvvəsindəki bu fərqi hesablamışlar. Onlar bu yüngül roverləri səhralarda sınaqdan keçirərək, Ayda necə hərəkət edəcəyi ilə bağlı fikir əldə etmək üçün onun qum üzərində necə hərəkət etdiyini müşahidə edirlər.

Bununla belə, belə çıxır ki, bu standart sınaq yanaşması əhəmiyyətsiz görünən bir detalı nəzərdən qaçırıb: Yerin cazibə qüvvəsinin səhra qumunda çəkilməsi.Roverin işi UW-Madison-da hazırlanmış açıq mənbəli fizika simulyasiya mühərriki Project Chrono-da simulyasiya edilmişdir. Kredit: Dan Negrut / UW-Madison

Simulyasiya vasitəsilə UW-Madison-da maşınqayırma professoru Dan Negrut və onun əməkdaşları müəyyən etdilər ki, Yerin cazibə qüvvəsi Marsda və ya Aydakı cazibə qüvvəsindən qat-qat güclü şəkildə qumu aşağı çəkir. Yer üzündə qum daha sərt və dəstəkləyicidir – onun avtomobilin təkərləri altında sürüşmə ehtimalını azaldır. Ancaq ayın səthi “daha tüklüdür” və buna görə də daha asan yerdəyişmə edir – yəni roverlərin daha az dartma qabiliyyəti var və bu, onların hərəkətliliyinə mane ola bilər.

Neqrut deyir: “Geriyə baxanda fikir sadədir: biz roverin ayda necə işləyəcəyi barədə daha yaxşı təsəvvür əldə etmək üçün təkcə roverdəki cazibə qüvvəsini deyil, həm də cazibə qüvvəsinin qum üzərində təsirini nəzərə almalıyıq”. “Bizim tapıntılarımız dənəvər torpaqda roverin hərəkətliliyini təhlil etmək üçün fizikaya əsaslanan simulyasiyadan istifadənin dəyərini vurğulayır.”

Komanda bu yaxınlarda Journal of Field Robotics jurnalında öz tapıntılarını ətraflı izah etdi .

Tədqiqatçıların kəşfi NASA tərəfindən maliyyələşdirilən və Ayda missiya üçün planlaşdırılan VIPER roverini simulyasiya etmək üçün layihə üzərində apardıqları işlərin nəticəsidir. Komanda İtaliya alimləri ilə birlikdə UW-Madison-da hazırlanmış açıq mənbəli fizika simulyasiya mühərriki Project Chrono-dan istifadə etdi. Bu proqram tədqiqatçılara “squishy” qum və ya torpaq səthlərində işləyən tam ölçülü roverlər kimi mürəkkəb mexaniki sistemləri tez və dəqiq modelləşdirməyə imkan verir.

VIPER roverini təqlid edərkən onlar Yer əsaslı sınaq nəticələri ilə onların Ayda roverin hərəkətliliyinə dair simulyasiyalar arasında uyğunsuzluqlar müşahidə ediblər. Chrono simulyasiyaları ilə daha dərindən qazma sınaq qüsurunu aşkar etdi.

Bu tədqiqatın faydaları həm də NASA və kosmos səyahətindən xeyli kənara çıxır. Yer üzündə tətbiqlər üçün Chrono, mürəkkəb mexaniki sistemləri daha yaxşı başa düşmək üçün yüzlərlə təşkilat tərəfindən istifadə edilmişdir – dəqiq mexaniki saatlardan ABŞ Ordusunun yük maşınlarına və yolsuzluq şəraitində işləyən tanklara qədər.Simulyasiyaya əsaslanan mühəndislik laboratoriyasında qum üzərində gəzintilər. Kredit: Joel Hallberg / UW-Madison

Neqrut deyir: “Tədqiqatımızın bir çox real dünya mühəndisliyi problemlərinin həllinə kömək etmək baxımından çox aktual olması sevindiricidir”. “Mən əldə etdiklərimizlə fəxr edirəm. NASA-nın istifadə etdiyi sənaye gücünə malik proqram təminatını işə salmaq bir universitet laboratoriyası kimi çox çətindir.”

Chrono bütün dünyada sərbəst istifadə üçün pulsuzdur və ictimaiyyətə açıqdır, lakin UW-Madison komandası proqram təminatını inkişaf etdirmək və saxlamaq və istifadəçi dəstəyini təmin etmək üçün əhəmiyyətli davamlı iş aparır.

Neqrut deyir: “Akademiyada bu səviyyədə proqram məhsulu istehsal etmək çox qeyri-adi haldır”. “NASA və planetlərin kəşfiyyatı ilə bağlı müəyyən proqram növləri var ki, bizim simulyatorumuz heç bir başqa alətin həll edə bilməyəcəyi problemləri həll edə bilər, o cümlədən nəhəng texnoloji şirkətlərin simulyatorları və bu, həyəcanvericidir.”

Chrono açıq mənbə olduğundan, Negrut və komandası aktual qalmaq üçün proqram təminatını davamlı olaraq yeniləşdirməyə və təkmilləşdirməyə diqqət yetirir.

“Bütün ideyalarımız ictimai mülkiyyətdədir və rəqabət onları tez bir zamanda qəbul edə bilər, bu da bizi irəliləməyə davam etməyə sövq edir” deyir. “Son on ildə NSF, ABŞ Ordusu Araşdırma Ofisi və NASA-dan dəstək almaq şansımız oldu.”

Sənədin həmmüəllifləri arasında Şanxay Jiao Tonq Universitetindən Wei Hu, UW-Madisondan Pei Li, NASA-dan Arno Rogg və Alexander Schepelmann, ProtoInnovations, LLC-dən Samuel Chandler və MIT-dən Ken Kamrin var.

Daha çox məlumat: Wei Hu et al, Yerdənkənar Hərəkətlilik Missiyalarının Hazırlanması üçün Qravitasiya Ofsetinin İstifadəsinin Yanıldıcı Olduğunu Göstərən Tədqiqat, Sahə Robotikləri jurnalı (2025). DOI: 10.1002/rob.22597Viskonsin-Madison Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir