月球的新侦察兵:美国宇航局的自主漫游者准备在月球地形上滚动

   日期:2025-12-04     来源:本站    作者:admin    浏览:91    
核心提示:      2023年12月,在NASA喷气推进实验室的一间洁净室进行的测试中,作为NASA CADRE技术演示的一部分,三辆小型月球车将一

  

  

  2023年12月,在NASA喷气推进实验室的一间洁净室进行的测试中,作为NASA CADRE技术演示的一部分,三辆小型月球车将一起探索月球,展示它们作为一个团队自主驾驶的能力,无需工程师的明确命令。来源:美国国家航空航天局/姓名

  有限公司CADRE月球车的建造和测试已经完成,它们将一起绘制月球表面地图,作为技术演示,展示多机器人任务的前景。

  将同步探测月球的三辆小型月球车即将发射。位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的工程师们最近完成了机器人的组装,然后对它们进行了一系列惩罚性的测试,以确保它们能够在火箭进入太空的颠簸中幸存下来,并在恶劣的月球环境中旅行。

  作为一项名为CADRE(合作自主分布式机器人探索)的技术演示的一部分,每个太阳能漫游车大约有一个随身行李箱那么大。探测车和相关硬件将被安装在一个着陆器上,前往月球的赖纳伽马区。他们将在月球日的白天——相当于地球上的14天——通过自主探索、测绘和使用探地雷达来进行实验,探地雷达将探测月球表面以下。

  1月下旬,CADRE组装、测试、发射和操作团队的成员在JPL的洁净室里与完成的硬件合影。在三个月球车的后面是态势感知相机组件,其中一个部署器将月球车降低到月球表面,以及基站。来源:美国国家航空航天局/姓名

  其目的是展示一组机器人航天器可以协同工作,完成任务并作为一个团队记录数据,而无需来自地球上任务控制人员的明确命令。如果该项目成功,未来的任务可能包括机器人团队分散开来,同时进行分布式科学测量,可能会为宇航员提供支持。

  工程师们花了很长时间试驾漫游车,解决故障,完成硬件,通过测试,准备与着陆器集成。

  2023年11月的一次测试中,美国宇航局的CADRE漫游车之一被夹在振动台上猛烈摇晃。这次振动测试旨在证明月球车能够承受乘坐月球着陆器前往月球的火箭带来的震动。来源:美国国家航空航天局/姓名

  喷气推进实验室CADRE项目经理Subha Comandur说:“我们一直在加速为月球探险准备这项技术演示。”“我们经历了几个月几乎24小时的测试,有时还会重新测试,但团队的努力得到了回报。现在我们知道这些漫游者已经准备好展示一组小型太空机器人可以一起完成的任务。”

  摇一摇烤一烤

  虽然测试的清单很长,但最残酷的是极端的环境条件,以确保漫游者能够承受前方道路的严酷考验。这包括被锁在一个热真空室里,模拟太空的无空气条件和极端的冷热温度。硬件还被固定在一个特殊的“振动台”上,该振动台强烈振动,以确保它能够承受离开地球大气层的旅程。

  2023年11月,CADRE探测车将在JPL的一个特殊室中进行电磁干扰和兼容性测试。这样的测试证实了电子子系统的运行不会相互干扰,也不会与着陆器上的子系统产生干扰。来源:美国国家航空航天局/姓名

  “这就是我们让漫游者接受的条件:‘摇晃’来模拟火箭发射本身,‘烘烤’来模拟太空的极端温度。亲眼目睹这一切是非常伤神的,”喷气推进实验室的盖伊·佐哈尔(Guy Zohar)说,他是该项目的飞行系统经理。“在我们的项目中,我们使用了许多精心挑选的商业部件。我们希望它们能起作用,但是当我们进入测试阶段时,我们总是有点担心。令人高兴的是,每次测试最终都取得了成功。”

  工程师们还对安装在着陆器上的三个硬件元件进行了环境测试:一个基站,月球车将通过网状网络无线电与之通信;一个摄像头,它将提供月球车活动的视图;以及部署系统(见下面的视频),它将通过一根从电动线轴缓慢输送出来的纤维绳,将月球车降低到月球表面。

  工程师们测试了该系统,当美国宇航局的CADRE(合作自主分布式机器人探索)技术演示乘坐月球着陆器到达月球时,该系统将把三个小型月球车降落到月球表面。该测试于2023年12月在美国宇航局南加州喷气推进实验室的一间洁净室进行。着陆器上将安装三个部署系统,每个探测器一个。来源:美国国家航空航天局/姓名

  让代码也接受测试

  与此同时,研究CADRE合作自主软件的工程师们在喷气推进实验室多岩石、多沙子的火星场(Mars Yard)花了很多天时间,研究被称为开发模型的全尺寸版本的火星车。搭载飞行软件和自主能力的这些测试漫游者表明,它们可以完成项目的关键目标。他们排成队形一起开车。面对意想不到的障碍,他们通过共享更新的地图和重新规划协调的路径来调整他们的计划。当一辆火星车的电池电量不足时,整个团队都会暂停,以便稍后继续工作。

  2023年8月,作为NASA CADRE技术演示的一部分,两个全尺寸开发模型漫游者在JPL的火星场进行了测试。这些测试证实了该项目的硬件和软件可以协同工作以完成关键目标。来源:美国国家航空航天局/姓名

  该项目在夜间在大型泛光灯下进行了几次驾驶,这样月球车就可以体验到与月球白天相似的极端阴影和光线。

  在那之后,该团队在JPL的洁净室里用飞行模型(将前往月球的漫游者)进行了类似的驱动测试。当那里一尘不染的地面被证明有点滑——质地与月球表面不同——机器人就离开了队形。但他们停了下来,调整了一下,继续按计划前进。

  “处理曲线球——这对自动驾驶很重要。关键是机器人对计划之外的事情做出反应,然后它们重新计划,仍然是成功的,”喷气推进实验室的让-皮埃尔·德拉克罗伊说,他是CADRE的首席研究员和自主项目负责人。“我们将前往月球上一个独特的环境,当然,那里会有一些未知的东西。我们已经尽了最大努力,在各种情况下一起测试软件和硬件。”

  接下来,硬件将被运送到直观机器公司,安装在新星- c着陆器上,该着陆器将在美国宇航局佛罗里达州肯尼迪航天中心的SpaceX猎鹰9号火箭上发射。

 
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