Na razie Duch i Szansa mają dla siebie Czerwoną Planetę, ale ESA planuje wysłać własnego łazika, by czołgał się po powierzchni Marsa. Zamiast szukać dowodów na obecność wody w przeszłości, ExoMars będą poszukiwać śladów życia, zarówno przeszłych, jak i obecnych. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, ExoMars wypuści na Marsa w 2011 roku.
W ramach ambitnego, długoterminowego programu badawczego Aurory ESA, ExoMars będzie poszukiwać śladów życia na Marsie. Misja wymaga całkowicie nowych technologii dla samokontrolujących się robotów, wbudowanej autonomii i najnowocześniejszych wizualnych czujników terenu.
W czwartej dekadzie tego stulecia Europa mogła uczestniczyć w załogowej misji na Marsa w jednej z najwspanialszych wypraw kosmicznych ludzkości.
Aurora to program ESA mający na celu długoterminową robotyczną i ludzką eksplorację Układu Słonecznego, przy czym Mars i Księżyc są głównymi celami.
Ludzka misja na Czerwonej Planecie byłaby dużym, wieloletnim przedsięwzięciem wymagającym fantastycznych, całkowicie nowych możliwości, takich jak zautomatyzowane statki towarowe, gotowe materiały i narzędzia oraz satelity komunikacyjne i nawigacyjne na orbicie Marsa podobne do obecnych systemów GPS na Ziemi.
Naukowcy i inżynierowie już pracują nad pierwszą robotyczną misją ESA, „prekursorem”, ExoMars, która ma się rozpocząć około 2011 roku.
ExoMars zbada środowisko biologiczne na Marsie w ramach przygotowań do dalszej robotyki, a następnie działalności człowieka. Dane z misji zapewnią także nieoceniony wkład w szersze badania egzobiologii - poszukiwania życia na innych planetach.
Głównym elementem misji jest kołowy, zrobotyzowany pojazd łazikowy, podobny w koncepcji do obecnej misji Mars Rover NASA, ale mający inne cele naukowe i ulepszone możliwości.
„Klasyczne metody bezpośredniej kontroli po prostu nie działają, gdy działamy na powierzchni Marsa w nieuporządkowanym środowisku”.
Łazik będzie wykorzystywał tablice słoneczne do generowania elektryczności i będzie podróżował po skalistej pomarańczowo-czerwonej powierzchni Marsa, przenosząc do 12 kilogramów ładunku naukowego, w tym pierwszy lekki system wiercenia, a także urządzenie do pobierania próbek i obsługi, oraz zestaw instrumentów naukowych do wyszukiwania oznak przeszłości lub teraźniejszości.
Ze względu na opóźnienie czasowe i złożoność ExoMars będzie się automatycznie nawigować za pomocą „inteligentnej” elektro-optyki do wizualnego wykrywania i interpretacji otaczającego terenu i będzie w stanie działać autonomicznie za pomocą inteligentnego oprogramowania pokładowego.
Zautomatyzowana kontrola to duży postęp
Ten zautomatyzowany tryb działania jest dużym postępem w ESA, od dawna stosowanym do bezpośredniego sterowania statkami kosmicznymi za pomocą kontrolerów ludzkich. I nie tylko pokładowe systemy sterowania łazika będą nowe.
„ExoMars będzie wymagał całkowicie nowych technik i technologii dla kilku aspektów ziemskiego systemu sterowania łazikiem, a nie tylko aktualizacji tego, co mamy dzisiaj”, mówi Mike McKay, starszy kontroler statku kosmicznego i ekspert Marsa z ESOC, ESA's Spaceecraft Operations Centrum, w Darmstadt, Niemcy.
Kontrolery ESA nigdy wcześniej nie przeprowadzili misji, która poruszała się na powierzchni innego ciała; Huygens - który z powodzeniem wylądował na Tytanie w 2005 r. - był sondą atmosferyczną, a nie lądownikiem, chociaż działał krótko po osiągnięciu powierzchni Tytana.
Zadanie robotyczne: przemierz kilometry terenu w poszukiwaniu życia
W jednym typowym przykładzie autonomicznej pracy łazika kontrolery naziemne mogą uruchomić radio na wysokim poziomie, nakazując mu przejechać do interesującego naukowo miejsca w odległości od 500 do 2000 metrów i przeprowadzić operacje naukowe, takie jak wiercenie pod powierzchnią w celu pobrania próbki gleby dla znaków życia. Ale pojazd sam poradziłby sobie z szczegółami ruchu.
Zbadałby grunt za pomocą kamery 3D, stworzył cyfrowy model terenu, zweryfikował jego aktualną lokalizację, uruchomił symulacje wewnętrzne, a następnie podjął niezależną decyzję o najlepszej ścieżce, na podstawie przeszkód, aktualnego stanu łazika oraz czynników ryzyka / zasobów .
„Następnie doprowadzi się do celu. Oczekujemy, że jego celność będzie wynosić pół metra na trawersie 20 metrów ”- mówi Bob Chesson, szef Działu Operacji Kosmicznych i Eksploracji Ludzi w dyrekcji ESA.
ExoMars czerpie zyski z obecnych robotycznych odkrywców
Jako następna generacja robota ExoMars skorzysta z lekcji wyciągniętych z obecnej generacji, w tym z misji NASA Mars Explorer Rover (MER). „Nie boimy się wyciągać wniosków z doświadczeń naszych siostrzanych agencji” - mówi Chesson.
„ExoMars będzie wymagało zmiany kultury; musimy opracować prawdziwie interdyscyplinarną koncepcję operacji. ”
Innowacyjna kontrola naziemna umożliwiająca autonomiczne funkcjonowanie
W przypadku ExoMars kontrolery na Ziemi najprawdopodobniej byłyby umieszczone w „dedykowanym pokoju kontrolnym łazika”, podobnym w koncepcji do dedykowanych pokojów kontrolnych (DCR), które ESA konfiguruje teraz dla poszczególnych misji krążących wokół planet.
ESOC będzie służył jako ogólne centrum kontroli operacji misji (MOCC), kontrolując start i wczesną fazę orbity (LEOP), rejs na Marsa, separację i lądowanie modułu zejścia i wyjścia z łazika, z prawdopodobnym zarządzaniem operacjami na powierzchni łazika do przeprowadzenia z centrum operacyjnego Rovera zlokalizowanego w ALTEC, Advanced Engineering Logistic Technology Engineering Center, w Turynie we Włoszech.
„Konstrukcja systemu kontroli gruntu łazika lub segmentu ziemi zależy od celów naukowych i operacyjnych łazika, które nie są jeszcze ostateczne, więc system naziemny wciąż się rozwija”, mówi Chesson. „Zasadniczo podstawowe funkcje telemetryczne i telekomunikacyjne byłyby zasadniczo takie same jak obecnie, ale będą miały znacznie nowe możliwości, pozwalające na autonomiczne funkcjonowanie łazika”.
„Pozwalając dziecku chodzić”
System kontroli naziemnej będzie co najmniej wymagał urządzeń obliczeniowych, aby umożliwić narzędzia planowania na wysokim poziomie i umożliwić monitorowanie cyfrowego terenu i modelowania 3D łazika, planowanie ścieżki i trajektorii, symulację na ziemi i ścisłą integrację z kontrolą ładunku i nauką operacje.
„Klasyczne metody bezpośredniego sterowania po prostu nie działają, gdy działamy na powierzchni Marsa w nieuporządkowanym środowisku i ze znacznym opóźnieniem czasowym sygnału”, mówi Reinhold Bertrand, inżynier planowania i ekspert robotyki w ESOC. „ExoMars będzie wymagało zmiany kultury; musimy „pozwolić dziecku chodzić samodzielnie”, opracowując prawdziwie interdyscyplinarną koncepcję operacji. ”
Oryginalne źródło: ESA News Release
