Japan’s ‘crawling’ moon robot LEV-2 passed its historic first Робот-трансформер снял гибель «Лунного снайпера»: как шарик размером с ладонь вошел в историю космонавтикиmission with flying colors

Когда в 2024 году японский посадочный модуль SLIM, получивший прозвище «Лунный снайпер», прилунился лицом вниз, экспериментальный ровер рассказал земным ученым, что именно произошло. Автономно катясь по лунной пыли, шарообразный робот-трансформер — чем-то напоминающий дроида BB-8 из «Звездных войн» — сфотографировал перевернутый аппарат, передал снимки на Землю и выполнил свою миссию прежде, чем модуль медленно замерз.

Теперь новая статья, опубликованная в среду, 10 июня, в журнале Science Robotics, описывает, как это удалось осуществить и какую роль подобные роверы смогут сыграть в будущих лунных экспедициях.

«Результаты подчеркивают потенциал таких платформ как независимых исследователей, способных проникать в среды, недоступные для основного крупного космического аппарата», — пишет исследовательская группа под руководством Даичи Хирано, ученого Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), который и спроектировал миниатюрный ровер.

Шарообразный робот, получивший название «Лунное экскурсионное транспортное средство размером с ладонь — 2» (LEV-2), был одним из полезных грузов на борту модуля SLIM, совершившего мягкую посадку на Луну 19 января 2024 года. Этот успех сделал Японию пятой страной, достигшей лунной поверхности. Однако сразу после касания возникла проблема: солнечные панели модуля не могли генерировать энергию.

Работая на резервном заряде батарей, SLIM успел развернуть LEV-2 — трансформируемого сферического робота, способного менять форму с помощью двух колес, расположенных внутри шара и подстраивающихся под рельеф местности, — а также LEV-1, ровер, передвигающийся по ландшафту прыжками. После развертывания LEV-2 проработал около ста минут и ретранслировал информацию через LEV-1, пока связь не прервалась.

Несмотря на столь короткую жизнь, LEV-2 оказался критически важен для диагностики нештатной ситуации, поскольку именно он показал: посадочный модуль застыл на поверхности в перевернутом положении. «Миниатюрный ровер успешно осуществил автономное исследование Луны, маневрируя вокруг модуля SLIM, делая снимки как самого аппарата, так и окружающей среды, и передавая выбранные изображения посредством беспроводной связи прямо с лунной поверхности», — пояснила команда.

Вопреки всему, SLIM сумел получить ровно столько солнечной энергии, чтобы пережить три ледяные лунные ночи, каждая из которых длится примерно две недели, пока обращенная к Земле сторона Луны отвернута от Солнца. Модуль выходил на связь с центром управления в феврале, марте и апреле, после чего умолк и в конце августа был официально признан потерянным. Тем временем LEV-2 выполнил свою главную задачу: получил и передал изображения космического аппарата, «предоставив тем самым критически важные дополнительные данные для всесторонней оценки результатов лунной посадки».

Кроме того, LEV-2 продемонстрировал технологии, которые окажутся незаменимыми в будущих экспедициях к Луне и Марсу. В частности, его трансформируемая ходовая часть успешно двигала робота по поверхности, а сам аппарат показал работоспособность «автономных систем навигации и управления» в процессе обработки изображений при движении по лунному ландшафту.

Извлеченные уроки

Команда также сформулировала несколько уроков, которые помогут усовершенствовать конструкцию ровера-трансформера для следующих экспедиций. Во-первых, исследователи намерены записывать состояние аппарата чаще: LEV-2 отправлял телеметрию каждые 32 секунды, и такая периодичность «ограничивала прямое наблюдение за сменой статуса и маневров». Во-вторых, необходимо улучшить связь: обрывы канала между LEV-2 и LEV-1 «ограничивали доступный объем телеметрии, необходимой для реконструкции переходов между состояниями во время операций на поверхности».

Наконец, предстоит доработать программное обеспечение. Операторы видели, как LEV-1 восстанавливался после блокировки вращения колес и проблем с ориентацией благодаря встроенным системам обнаружения неисправностей. Однако софт имел ограниченный набор предустановленных состояний и переходов, что может стать проблемой в более длительных миссиях — особенно если случится нечто по-настоящему неожиданное.

При всех своих ограничениях крошечный аппарат выполнил поставленные цели, и технология имеет огромный задел для совершенствования. «В долгосрочной перспективе этот подход способен сделать миссии по исследованию планет более гибкими, надежными и экономически эффективными, — резюмировали авторы. — Извлеченные уроки дают практические ориентиры для проектирования и эксплуатации распределенных космических робототехнических систем следующего поколения». И кто знает — быть может, именно такие шарообразные разведчики первыми покажут нам марсианские пейзажи или заглянут в ледяные трещины Европы, куда не рискнет сунуться ни один марсоход размером с автомобиль.