Призрак поможет управлять космическими роботами

Новая система, которая сможет предсказывать будущее местоположение космических роботов, может сделать освоение космоса более быстрым и эффективным. Инженеры с помощью нового программного обеспечения намерены преодолеть главное препятствие для беспилотных космических миссий: задержку в передаче радиосигналов. Сейчас любые команды, отправленные космическому роботу, доходят к нему через определенный промежуток времени, а следовательно, выполняются далеко не сразу.

Построив модель ландшафта, окружающего космического робота, операторы смогут предсказывать, как зонд будет двигаться дальше, где окажется через определенное время. Таким образом, инженер сможет выявить потенциальные препятствия и принимать решения о необходимых действиях ближе к режиму реального времени. Как говорит ученый Джефф Норрис (Jeff Norris), сотрудник Лаборатории реактивного движения (США), с такой программой оператор быстро реагирует на проблемы, а зонд большую часть времени останется активным.

Пример того, как в настоящее время происходит сообщение между космическим роботом и оператором – миссия марсхода Curiosity. При сообщении между Марсом и Землей временные лаги составляют около 40 минут. В настоящее время инженеры посылают роботам, подобным Curiosity, длинную строку команды один раз в день. Эта команда выполняется, но после этого робот останавливается и ждет следующей команды. Действовать по-другому нельзя из-за высокой цены космических миссий: они стоят несколько миллионов или даже миллиардов долларов, и потому инженеры вынуждены действовать с особой осторожностью, чтобы не вывести аппарат из строя.

Таким образом, сначала исследователи отправляют Curiosity команду подъехать к скале. Затем, на следующий день, будет поручено разместить манипуляторы на скале. Еще через некоторое время, возможно, будет отдана команда просверлить скалу. Такой метод работы безопасный, но малоэффективный, то есть, временная задержка составляет уже не 10-20 минут, а целые сутки. Именно эту проблему и намерены решить инженеры из Лаборатории реактивных движений.

Новый интерфейс оператора космической беспилотной техники сумеет более или менее точно имитировать окружение, в котором робот будет находиться через определенный промежуток времени. Этого удастся достичь благодаря виртуальному роботу-"призраку", симуляции, которая будет двигаться перед космическим роботом, но не в реальной среде, а в трехмерной модели. Такой вспомогательный виртуальный робот с поможет определить, где окажется реальный космический зонд, если, например, нажать кнопку «стоп» прямо сейчас. Такая возможность заглянуть в будущее позволит оператору космического зонда обновлять команды гораздо быстрее, чем сейчас. Например, оператор отдал роботу команду продвигаться по поверхности Марса на 100 м. Но на полпути датчики заметили интересную скалу, которую стоит исследовать. И вместо того, чтобы ждать, пока робот закончит выполнение одной команды и затем давать ему другую, с помощью нового интерфейса операторы смогут переписывать команды прямо по ходу, почти в режиме реального времени. То есть, благодаря модели оператор будет знать, где именно находится марсоход, до того, как марсоход доедет до ранее назначенного пункта маршрута и доложит об этом.

Пока моделирование не может указать все детали вокруг зонда и обеспечивает просмотр лишь небольшого участка поверхности, в котором может находиться робот. Кроме того, различные участки имеют разные свойства. Например, рыхлый песок существенно отличается от твердых скал, поэтому использование модели все же повышает риск для космической техники. Тем не менее, выгода от использования новой системы будет исключительно высока.

Команда исследователей считает, что новый интерфейс можно использовать уже в ближайшем будущем, возможно, даже при нынешней миссии Curiosity на Марсе. Правда, сейчас операции на Марсе ограничены пропускной способностью - есть всего несколько спутников связи на орбите Красной планеты, и потому команды могут быть отправлены только несколько раз в день. Но операции на Луне, астероидах или разведывательные миссии – такие, как НАСА планирует в настоящее время - скорее всего, будут на постоянной связи с Землей. Следовательно, появится возможность для испытания нового программного обеспечения и проверки его эффективности.