Kosmiczne testy pod Warszawą

Czy rój autonomicznych łazików dokona naukowej eksploracji Marsa szybciej i dokładniej niż obecnie używane łaziki? Tę koncepcję testują w Józefosławiu pod Warszawą badacze z Polski, Szwajcarii i USA, w ramach projektu prowadzonego we współpracy z NASA.

Badania prowadzą pracownicy naukowi i studenci Wydziałów Geodezji i Kartografii oraz Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej, a także Wydziału Geografii i Geologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. W projekcie uczestniczą też uniwersytety z Bazylei (Szwajcaria) i San Jose (USA).

W piątek zakończyły się pierwsze trzydniowe testy współpracy dwóch łazików wyposażonych w sensory, m.in. Lidar, stereoskopowe kamery, georadar. Badania odbywają się w ośrodku PW w Józefosławiu, gdzie realizowany jest projekt CENAGIS – Centrum Analiz Geoprzestrzennych i Obliczeń Satelitarnych.

Jak wyjaśnił w rozmowie z PAP kierownik badań prof. Robert Olszewski z Politechniki Warszawskiej, testy mają wykazać, czy rój autonomicznych łazików dokona naukowej eksploracji Marsa szybciej i dokładniej niż obecnie używane łaziki wielkości dużego pojazdu terenowego, wyposażone we wszelkie możliwe sensory, a nawet duet Perseverance i mały dron Ingenuity patrolujący teren z powietrza. Przewagą roju, według naukowca, mógłby być nie tylko szerszy zasięg działania na Czerwonej Planecie, ale również wzajemne kompensowanie swoich funkcji przez mniejsze urządzenia w razie awarii.

Mieszczące się w rękach i ważące około 8 kg łaziki mogą być wyposażone w prostsze urządzenia, jak lidary, które dzięki wyrzuceniu wiązki laserowej, pozwalają wykonać model rzeźby terenu, kamery obrazujące otoczenie w świetle widzialnym i podczerwieni, georadary, które mogą wykrywać nietypowe przedmioty, a nawet ramiona pozwalające na drobny odwiert np. w poszukiwaniu związków wody czy pozyskaniu ze skał materiału do badań.

"Sprawdzamy, czy nasze łaziki dają informację zwrotną równie wiarygodną, co profesjonalny sprzęt geodezyjny. Okazuje się, że pomiary są wystarczająco dokładne, żeby wykonać model rzeźby terenu. To stwarza perspektywę wykorzystania roju na Marsie” – wyjaśnił prof. Olszewski.

I dodał: „Łaziki nie mogą czekać na sygnał z Ziemi, bo jego czas dotarcia jest zbyt długi. Muszą działać jak kolonia mrówek. Rozejrzawszy się (dysponują widzeniem maszynowym), wymieniwszy między sobą informacje na temat tego, co widzą, gdzie jest bezpiecznie, jakie jest zagrożenie, czy nachylenie jest odpowiednie, a grunt nie jest tak grząski, że można się zakopać – powinny podejmować decyzje samodzielnie. Chodzi o proste zaplanowanie, który z łazików jedzie w prawo, który w tył, gdzie i jakie wykonać pomiary i kiedy wspólnie przesłać ustrukturyzowaną, przetworzoną informację za pośrednictwem bazy – na Ziemię".

Jego zdaniem taki tryb pracy sprawia, że cały proces jest znacznie szybszy i tańszy. Mały łazik kosztuje co najmniej 3 rzędy wielkości mniej, niż urządzenia typu Perseverance. Dodatkowo ryzyko awarii jest rozłożone na kilkadziesiąt obiektów. Nawet jeśli kilka z nich nie wypełni swoich zadań, misja wciąż może zostać zrealizowana. Sterowanie robotami odbywa się pod kontrolą systemu operacyjnego ROS (Robot Operating System). Jest to otwarto źródłowa platforma programistyczna do tworzenia oprogramowania sterowania robotów. Transmisja danych i ich przetwarzanie odbywa się pod kontrolą systemu Linux.

Obecnie NASA wysyła na Marsa łaziki, które mogą szukać m.in. skamieniałych śladów życia. „Na razie nie ma wyników pozytywnych, ale też zbadany został zaledwie mikroskopijny promil całej planety. To kosztuje i to bardzo długo trwa, ponieważ sygnał wysyłany tam i z powrotem, poruszający się z prędkością światła, wędruje tam kilkanaście minut. To dlatego łazikowi Opportunity zajęło 17 lat, żeby pokonać dystans maratoński, ponad 42 km. Pytanie brzmi: czy dałoby się zrobić to samo szybciej prościej i taniej” – zwrócił uwagę naukowiec.

Zanim urządzenia zostaną wysłane na Marsa, wykonywane są badania na powierzchni Ziemi. Badania polowe w Polsce, na specjalnie przygotowanym polu marsjańskim, będą miały jeszcze swoje dwie odsłony, pomiędzy którymi naukowcy prowadzą prace analityczne.

Kolejnym etapem będą badania terenowe w warunkach zbliżonych do marsjańskich, np. na pustyni Atakama albo na Antarktydzie – wilgotność jest tam niska, podobnie jak temperatury, obecne są ponadto formy geomorfologiczne, które występują na Marsie.

Do przygotowania pola testowego w Józefosławiu, odtwarzającego formy geologiczne występujące na Czerwonej Planecie, badacze wykorzystali blisko 40 ton kruszywa. Był to przede wszystkim dolomit o dużej zawartości żelaza, co nadaje mu czerwonawy kolor. Ma to znaczenie dla sensorów, które wykonują pomiary, podobnie jak frakcja, czyli struktura kruszywa, zawierającego też bazalt, kwarcyt i żwir.

Łaziki testowane na „Marsie w Józefosławiu” produkuje polska firma założona przez byłych absolwentów Politechniki Wrocławskiej - Fiction Lab. Naukowcy współpracują również z laboratorium napędów rakietowych NASA.

Polscy uczestnicy projektu współpracują z NASA Ames Research Center w Dolinie Krzemowej, gdzie pod kierunkiem prof. Christophera McCaya prowadzone są badania procesu stopniowej terraformacji Marsa. Terraformowanie to proces zmiany warunków panujących na ciele kosmicznym do podobnych, jakie panują na Ziemi, dzięki czemu miałoby być możliwe zamieszkanie go przez człowieka. W ramach projektu badacze sprawdzają, czy można by było doprowadzić do ocieplenia Marsa o kilkadziesiąt stopni i zmiany składu atmosfery.

Z kolei w ramach współpracy z prof. Christianem Cornerem z Uniwersytetu w Bazylei analizują, zakładając pozytywny przebieg terraformacji, jakiego rodzaju rośliny można by było wprowadzić na Marsa, żeby zaczęły tam przetwarzać dwutlenek węgla na tlen.

„Poszukiwania życia na innej planecie to jest tak naprawdę poszukiwanie wody. Jeżeli znajdziemy jej związki, mamy jako ludzkość dużą szansę na to że znajdziemy jakiś markery życia biologicznego. Nasze łaziki też są na to gotowe” – podsumowuje prof. Olszewski.



red./PAP


bm