מעבדת הנעת סילון של נאס'א הודיעה לאחרונה כי היא מפתחת מסוק מזל'ט קטן כדי לחפש את הדרך עבור רובי מאדים עתידיים. למה שרובירי מאדים יצטרכו מדריך רובוטי כזה? התשובה היא שהנהיגה על מאדים היא ממש קשה.
כאן על כדור הארץ, רובוטים שחוקרים חישוקים געשיים, או מסייעים למחלצים, יכולים להיות מונעים על ידי שלט רחוק, עם ג'ויסטיק. הסיבה לכך היא שאותות רדיו מגיעים לרובוט ממרכז הבקרה שלו כמעט באופן מיידי. נהיגה על הירח היא לא הרבה יותר קשה. לאותות רדיו הנעים במהירות האור לוקחות כשתי וחצי שניות לעשות את הנסיעה הלוך ושוב לירח ובחזרה. עיכוב זה אינו ארוך מספיק כדי להפריע ברצינות לנהיגה בשלט רחוק. בשנות ה-70 שלטים סובייטים הסיעו את רוברי הירח של לונוכוד בדרך זו, וחקרו בהצלחה יותר מ-40 ק'מ של שטח ירח.
נהיגה על מאדים היא הרבה יותר קשה, כי היא כל כך הרבה יותר רחוקה. בהתאם למיקומו ביחס לכדור הארץ, האותות יכולים להימשך בין 8 ל-42 דקות לנסיעה הלוך ושוב. יש לשלוח לרובר הוראות מתוכנתות מראש, שאותן הוא מבצע בעצמו. כל נסיעה של מאדים דורשת שעות של תכנון קפדני. תמונות סטריאו שצולמו על ידי מצלמות הניווט של הרובר נבדקות בקפידה על ידי מהנדסים. תמונות מחלליות המקיפות את מאדים מספקות לפעמים מידע נוסף.
ניתן לתכנת רובר כך שפשוט יבצע רשימה של פקודות נהיגה שנשלחו מכדור הארץ, או שהוא יכול להשתמש בתמונות שצולמו על ידי מצלמות הניווט שלו ועובדו על ידי המחשבים המשולבים שלו כדי למדוד מהירות ולזהות מכשולים או סכנות בעצמו. זה אפילו יכול להתוות מסלול בטוח משלו למטרה מוגדרת. נהיגה המבוססת על הוראות מהקרקע היא המהירה ביותר.
ה-Mars Exploration Rovers Spirit and Opportunity יכולים לנסוע עד 124 מטר בשעה בדרך זו. זה מתאים בערך לאורכו של מגרש פוטבול אמריקאי. אבל המצב הזה היה גם הכי פחות בטוח.
כאשר הרובר מנחה את עצמו באופן פעיל עם המצלמות שלו, ההתקדמות בטוחה יותר, אבל הרבה יותר איטית בגלל כל עיבוד התמונה הדרוש. הוא עשוי להתקדם ב-10 מטרים לשעה, שזה בערך המרחק מקו השער לקו ה-10 יארד במגרש פוטבול אמריקאי. יש להשתמש בשיטה זו בכל פעם שלרובר אין נוף ברור של המסלול שלפניו, מה שקורה לעתים קרובות בגלל שטח גבעות וגס.
נכון לתחילת 2015, המרחק הרחוק ביותר של Curiosity ביום אחד הוא 144 מטרים. הנסיעה היומית הארוכה ביותר של אופורטוניטי הייתה 224 מטר, מרחק באורך של שני מגרשי פוטבול אמריקאי.
אם בקרי הקרקע יכלו לראות טוב יותר את הנתיב שלפניו, הם יכלו לתכנן הנחיות שיאפשרו לרובר עתידי לנסוע בבטחה הרבה יותר ביום.
כאן נכנס הרעיון של מסוק מזל'ט. המסוק יכול לעוף לפני הרובר כל יום. תמונות שנעשו מנקודת התצפית האווירית שלה יהיו חשובות לאין ערוך לבקרי הקרקע לזיהוי נקודות עניין מדעיות ותכנון מסלולי נסיעה לשם.
הטסת מסוק על מאדים מציבה אתגרים מיוחדים. יתרון אחד הוא שכוח הכבידה של מאדים חזק ב-38% בלבד מזה של כדור הארץ, כך שהמסוק לא יצטרך ליצור עילוי רב כמו אחד מאותה מסה בכדור הארץ. להבי מדחף של מסוק מייצרים עילוי על ידי דחיפת אוויר כלפי מטה. קשה יותר לעשות זאת על מאדים מאשר על פני כדור הארץ, מכיוון שהאטמוספירה של מאדים דקה פי מאה. כדי לעקור מספיק אוויר, להבי המדחף יצטרכו להסתובב מהר מאוד, או להיות גדולים מאוד.
המסוק חייב להיות מסוגל לטוס בכוחות עצמו, תוך שימוש בהנחיות מוקדמות, לשמור על טיסה יציבה במסלול שנקבע מראש. הוא חייב לנחות ולהמריא שוב ושוב בשטח מאדים סלעי. לבסוף הוא חייב להיות מסוגל לשרוד את התנאים הקשים של מאדים, שבו הטמפרטורה צונחת ל-100 מעלות פרנהייט או פחות מדי לילה.
מהנדסי JPL תכננו מסוק במסה של 1 קילוגרם; חלק זעיר מהמסה של 900 ק'ג של הרובר Curiosity. להבי המדחף שלו משתרעים על פני 1.1 מטר מקצה הלהב לקצה הלהב, והם מסוגלים להסתובב ב-3400 סיבובים לדקה. הגוף הוא בערך בגודל של קופסת טישו.
המסוק מופעל באמצעות אנרגיה סולארית, כאשר דיסק של תאים סולאריים אוסף מדי יום מספיק כוח כדי להפעיל טיסה של שתיים עד שלוש דקות ולחמם את הרכב בלילה. הוא יכול לטוס כחצי קילומטר בזמן הזה, לאסוף תמונות לשידור לבקרת הקרקע תוך כדי. המהנדסים מצפים שהסיור שהמסוק המל'ט אוסף יהיה בעל ערך רב בתכנון נסיעות של רובר, וישלש את המרחק שניתן לעבור ביום.
הפניות וקריאה נוספת:
תודה ל-Mark Maimone ממעבדת הנעה סילון של נאס'א על מידע על מרחקי הנסיעה היומיומיים של Curiosity ו-Opportunity.
J.J. Biesiadecki, P. C. Leger, ו-M.W. מימונה (2007), 'הפרשים בין נהיגה מכוונת ואוטונומית על רוברי חקירת מאדים', כתב העת הבינלאומי לחקר רובוטיקה, 26(1), 91-104
א. האוול, רובר הזדמנות מאדים עובר 41 קילומטרים לעבר 'עמק מרתון' , יקום היום, דצמבר 2014.
טי רייס, מסע מדהים, רובר Mars Curiosity מגיע לבסיס הר שארפ . היקום היום, ספטמבר 2014.
מסוק יכול להיות 'סיירת' עבור רוברי מאדים . מעבדת הנעה סילון של נאס'א הודעה לעיתונות. 22 בינואר 2015.
הנדסה מטורפת: מסוק מאדים . סרטון מעבדת הנעה סילון של נאס'א.
Curiosity- המעבדה למדע מאדים , נאס'א.
מאדים- תוכניות רובר לעתיד . נאס'א