W listopadzie astronautka ESA Luca Parmitano przeszła do historii, przejmując dowodzenie łazikiem z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). W ramach eksperymentów Analog-1 dokonanie tego było możliwe dzięki infrastrukturze dowodzenia „internetem kosmicznym” i konfiguracji sterowania sprzężeniem zwrotnym. Dzięki temu Parmitano mógł zdalnie sterować łazikiem oddalonym o 10 000 km (6 200 mil), krążąc wokół Ziemi z prędkością 8 km / s (28 800 km / h; 17 900 mil / h).
Eksperymenty te, które są częścią programu ESA Wielozadaniowej kompleksowej sieci operacji robotycznych (METERON), odbyły się w hangarze w Valkenburg w Holandii - w pobliżu Europejskiego Centrum Badań Naukowych i Technologii ESA (ESTEC). Pierwszy test, który odbył się 18 listopada, polegał na tym, że Parmitano prowadził łazika przez tor przeszkód zaprojektowany tak, aby wyglądał i przypominał powierzchnię Księżyca.
Testy potwierdziły zaawansowaną sieć sterowania, a także elementy sterowania, które zapewniają astronautom poczucie dotyku. W drugim teście, który odbył się 25 listopada, łazik poruszał się po pełnym symulowanym środowisku księżycowym, zbierając i zbierając próbki skał. Test ten oceniał zdolność zdalnie sterowanego łazika do przeprowadzania badań geologicznych na obcych światach.
Jak powiedział inżynier ESA Kjetil Wormnes, który prowadzi kampanię testową Analog-1 w najnowszym komunikacie prasowym ESA:
„Wyobraź sobie, że robot jest awatarem Lucy na Ziemi, zapewniając mu zarówno widzenie, jak i dotyk. Został wyposażony w dwie kamery - jedną w dłoń, drugą w zwrotne ramię - aby Luca i naukowcy znajdujący się w odległych miejscach mogli obserwować otoczenie i zbliżyć się do skał. ”
Korzystając z urządzenia sprzężenia zwrotnego Sigma 7 (dającego użytkownikowi sześć stopni swobody) i pary monitorów, Parmitano poprowadził łazik wąskimi ścieżkami, aby dotrzeć do trzech różnych miejsc próbkowania i wybrać skały do analizy. Przez cały czas zespół ekspertów geologicznych z Europejskiego Centrum Astronautów (EAC) w Kolonii w Niemczech skontaktował się z nim i doradził, które skały stanowią obiecujące cele badawcze.
Po raz pierwszy zastosowano taką technologię w ISS do sterowania robotem na ziemi. Opierał się również na poprzednim projekcie przeprowadzonym przez ESA, mającym na celu zapoznanie astronautów z badaniami geologicznymi. Jak powiedziała Jessica Grenouilleau, kierownik projektu METERON w grupie ESA Exploration Systems Group:
„Korzystaliśmy z wcześniejszych szkoleń Lucy w ramach naszego programu Pangea, zapewniając astronautom praktyczne doświadczenie z geologii. Ogromnie pomogło to w efektywnej dyskusji między załogą a naukowcami. ”
Dwukierunkowe połączenie sterujące między łazikiem a ISS było możliwe dzięki satelitom komunikacyjnym umieszczonym na orbicie geostacjonarnej (GSO). Połączyły one Parmitano z EAC i do hangaru, w którym miał miejsce test, z opóźnieniem (lub opóźnieniem czasowym) wynoszącym zaledwie 0,8 sekundy. Dzięki rewolucyjnemu interfejsowi Luca mógł poczuć, jak robot dotyka ziemi lub podnosi kamień.
Sprzęt i oprogramowanie METERON wykorzystane w tych eksperymentach zostało opracowane przez ESA Human Robot Interaction Laboratory z siedzibą w Noordwijk w Holandii. Wsparcie zapewnił Instytut Robotyki i Mechatroniki Niemieckiego Centrum Lotniczego (DLR), który był odpowiedzialny za integrację oprogramowania sterującego i optymalizację informacji zwrotnych systemu w celu uwzględnienia opóźnienia.
Inżynier robotów ESA Thomas Krueger, który kieruje Laboratorium HRI, wyjaśnia:
„W tym scenariuszu eksploracji, obejmującym stosunkowo krótkie opóźnienie, byliśmy w stanie połączyć względne zalety ludzi i robotów: człowieka ze względu na ich zdolność do radzenia sobie ze złożonymi i nieuporządkowanymi środowiskami i podejmowaniem decyzji oraz zręcznego robota zdolnego do radzić sobie w trudnych warunkach i precyzyjnie wykonywać polecenia operatora.
„Zwiększając komfort pracy operatora dzięki sprzężeniu zwrotnemu i intuicyjnemu sterowaniu, możemy sprawić, że wykonalne zadania sterowania robotami były niemożliwe do wykonania, a także otworzyć nowe metody eksploracji przestrzeni kosmicznej. Chcemy teraz analizować dane i opinie od Lucy, aby zobaczyć szczegóły jego działania oraz dowiedzieć się, gdzie możemy ulepszyć i przygotować przyszłe plany eksploracji. ”
Eksperymenty Analog-1 są najnowszymi z serii coraz bardziej wymagających kampanii testowych METERON na robotach ludzkich z udziałem ISS. Pierwszy test sprzężenia zwrotnego siły (obejmujący jeden stopień swobody) miał miejsce w 2015 r. W ramach eksperymentu Haptics-1. Następnie w 2016 r. Przeprowadzono eksperyment DLR Kontur-2 o dwóch stopniach swobody. Wszystko to zakończyło się najnowszymi eksperymentami o sześciu stopniach swobody.
Następny krok odbędzie się w przyszłym roku i będzie obejmował symulację na zewnątrz w środowisku podobnym do Księżyca (obecnie zlokalizowanym TBD). W tej fazie testów łazik zbierze i zbada próbki lokalnych skał w scenariuszu zaprojektowanym tak, aby jak najbardziej przypominał misję na całej powierzchni Księżyca.
Kiedy w najbliższej przyszłości zostaną wysłani robotyczni odkrywcy na Księżyc i Mars, METERON pozwoli astronautom kontrolować je z siedlisk orbitalnych - takich jak Brama Księżycowa i Obóz Marsowy - zamiast wysyłać sygnały z Ziemi. Technologia pozwoli także na eksplorację niedostępnych lub potencjalnie niebezpiecznych środowisk, do których astronauci nie są w stanie dotrzeć.
Obejrzyj również film z ostatniego testu Analog-1, dzięki uprzejmości ESA:
