Приземление в течение месяца и колонизация Марса — как робототехника ускоряет развитие пространства

Любомир Демкив, глава работы робототехники в Softserve, в колонке автора для AIN рассказал о возможности посадки на месяц, о ее стоимости и проблемах в робототехнике.

НАСА активно работает над технологиями, которые позволят астронавтам на Марс в 2030 -х годах. Однако до этого необходимо будет сделать важную «остановку» — на Луну, которая теперь является свалкой для проверки новых космических технологий. Опыт поможет не только отправиться на другие планеты, но и построить там первые поселения.

In recent years, the month has been in the spotlight thanks to missions such as Chinese Chang’e-5 in 2020 and Chang’e-6 in 2024, as well as Indian Chandrayaan 3: their spacecraft successfully landed on the month in 2024. For its part, the US has intensified its efforts within the framework of the NASA «Artemis» program, which should restore regular missions for a month by 2028 — for the first time over 50 годы. Кроме того, интуитивные машины частной компании стали первыми, кто успешно приземлился в течение месяца. Это означает, что космические исследования выходят за рамки государственных инициатив.

Тем не менее, эти программы в значительной степени зависят от разработки робототехники для выполнения задач: от производства ресурсов для строительства инфраструктуры. И в зависимости от того, как роботизированные системы станут все более и более совершенными, они расширят возможности для будущих миссий в течение месяца.

Стоимость космических миссий

Первая миссия по отправке человека в месяц «Аполлон-11» была сумасшедшей. По данным планетарного общества, стоимость миссии с инфляцией составит 3 миллиарда долларов.

Со временем космические проекты стали более доступными, в основном благодаря снижению стоимости космических миссий и бюджета для запуска и т. Д. Кроме того, отправка роботов в космос гораздо более выгодно и практично, чем астронавты. Работы не нуждаются в еде, спят или ломаются в туалете, могут быть в космосе годами, не возвращаясь на землю и не выдерживая человеческие условия. Например, высокие уровни радиации или экстремальных температур. И даже в этих обстоятельствах они могут выполнять задачи, которые были бы слишком опасны или невозможно для астронавтов.

Чтобы лучше понять характеристики и потенциал луны, роботизированные луны активно изучают ее поверхность. Однако для них область слишком сложно эффективно собирать данные. В настоящее время мы работаем над альтернативным решением — свободными -швейцами или ежемесячными беспилотниками, которые имеют большую подвижность для картирования поверхности Луны. Эти беспилотники на ракетных двигателях могут летать по областям, где это трудно в традиционные месяцы и собирать точные данные для будущих исследований, в частности для поиска минералов.

Используя низкую лунную гравитацию и отсутствие атмосферы, эти беспилотники могут преодолеть большие расстояния. Навигационная система для 70-килограммов лунного беспилотника позволяет эффективно исследовать затраты на луну с помощью точного полета, плавного посадки и взлетов. Оснащенный алгоритмом технического видения и шлема (одновременная локализация и картирование), он независимо создает карты местности и перемещается в целях установки. Все это делает ежемесячные миссии более доступными.

Сила моделирования

Для эффективной разработки космических технологий инженеры также полагаются на моделирование. Это позволяет вам проверять и оптимизировать роботизированные системы в реалистичных виртуальных средах, избегая высоких затрат и рисков, связанных с тестами в реальных условиях. В нашей работе мы также используем подход «Перед моделированием», когда система разрабатывается, проверяется и проверяется в моделировании перед проведением реальных экспериментов.

Модели с высокой оценкой имитируют поведение в реальном мире. Это позволяет вам исследовать гипотетические сценарии и оптимизировать производительность перед созданием физических прототипов. Да, наша команда применила подход к моделированию к разработке беспилотников менструации, моделировав все поведение полета и систему направляющей на основе визуального шлам, включая все необходимые датчики. Моделирование лунной рельефа было основано на наборах спутниковых данных. С помощью физического ИИ (который через датчики взаимодействуют с и анализируют объекты окружающей среды) и инструментов визуализации, инженеры генерировали трехмерные облака точек и изображений, которые впоследствии были составлены в сложной 3D-карте окружающей среды.

https://www.youtube.com/watch?v=v9ul85gjzj4

Основные проблемы в робототехнике

За последние три года более 40 компаний вошли в сектор космической робототехники, собрав более 200 миллионов долларов венчурного капитала. По данным Globaldata, Space Robotics имеет один из самых быстрых темпов роста в космической промышленности и преобразует такие сектора, как производство, здравоохранение и логистика, путем оптимизации операций и снижения затрат.

Однако повышение уровня роботизации сопровождается определенными проблемами. Робототехника и промышленная автоматизация по своей природе междисциплинарны и требуют знаний в различных областях, таких как физика, инженерия, программирование и в некоторых случаях химию. Мы не сосредотачиваемся только на одной отрасли. Однажды мы можем смоделировать распределение температуры космического корабля во время полета, другое, чтобы оптимизировать работу промышленного прессования. Команда должна провести сложное исследование, часто за короткое время. Отсутствие квалифицированных экспертов усугубляет ситуацию, трудно искать необходимых специалистов в отделе работы. Теперь у нас есть несколько вакансий в отделе.

Автор: Любомир Демкив, глава отдела робототехники, Softserve