Como parte da demonstração da tecnologia CADRE da NASA, três pequenos rovers que irão explorar a Lua juntos mostram a sua capacidade de conduzir em equipa de forma autónoma – sem comandos explícitos dos engenheiros – durante um teste numa sala limpa no Laboratório de Propulsão a Jato da agência em dezembro de 2023. Crédito: NASA/JPL-Caltech
A construção e os testes estão concluídos nos rovers CADRE, que mapearão a superfície lunar juntos como uma demonstração tecnológica para mostrar a promessa de missões multirobôs.
Um trio de pequenos rovers que irão explorar a Lua em sincronia uns com os outros estão se aproximando do lançamento. Engenheiros em NASAO Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, concluiu recentemente a montagem dos robôs e, em seguida, submeteu-os a uma série de testes rigorosos para garantir que sobreviveriam à violenta viagem de foguete até o espaço e às viagens no implacável ambiente lunar.
Parte de uma demonstração de tecnologia chamada CADRE (Exploração Robótica Distribuída Autônoma Cooperativa), cada veículo espacial movido a energia solar tem aproximadamente o tamanho de uma mala de mão. Os rovers e o hardware associado serão instalados em um módulo de pouso com destino à região Reiner Gamma da Lua. Eles passarão as horas do dia lunar – o equivalente a cerca de 14 dias na Terra – conduzindo experimentos de exploração autônoma, mapeamento e uso de radar de penetração no solo que espiará abaixo da superfície da Lua.
Membros da equipe de montagem, teste, lançamento e operações do CADRE posam com hardware concluído em uma sala limpa no JPL no final de janeiro. Atrás dos três rovers estão o conjunto de câmeras de consciência situacional, um dos implantadores que irá baixar os rovers para a superfície lunar e a estação base. Crédito: NASA/JPL-Caltech
O objetivo é mostrar que um grupo de espaçonaves robóticas pode trabalhar em conjunto para realizar tarefas e registrar dados como uma equipe, sem comandos explícitos dos controladores de missão na Terra. Se o projeto tiver sucesso, as missões futuras poderão incluir equipas de robôs que se espalharão para realizar medições científicas simultâneas e distribuídas, potencialmente em apoio aos astronautas.
Os engenheiros passaram longas horas testando rovers e resolvendo bugs para finalizar o hardware, fazer testes e prepará-lo para integração com o módulo de pouso.
Preso a uma mesa vibratória, um dos rovers CADRE da NASA é sacudido vigorosamente durante um teste em novembro de 2023. Este teste de vibração foi projetado para mostrar que o rover pode suportar a viagem de foguete em sua jornada até a Lua a bordo de um módulo lunar. Crédito: NASA/JPL-Caltech
“Estamos trabalhando intensamente para preparar esta demonstração tecnológica para sua aventura lunar”, disse Subha Comandur, gerente de projeto CADRE no JPL. “Foram meses de testes quase ininterruptos e, às vezes, de novos testes, mas o trabalho árduo da equipe está valendo a pena. Agora sabemos que estes rovers estão prontos para mostrar o que uma equipa de pequenos robôs espaciais pode realizar juntos.”
Agite e leve ao forno
Embora a lista de testes seja extensa, os mais brutais envolvem condições ambientais extremas para garantir que os rovers possam suportar os rigores da estrada à frente. Isso inclui ficar trancado em um câmara de vácuo térmico que simula as condições sem ar do espaço e suas temperaturas extremamente quentes e frias. O hardware também é preso a uma “mesa vibratória” especial que vibra intensamente para garantir que resistirá à jornada para fora da atmosfera da Terra.
Um rover CADRE está preparado para testes de interferência eletromagnética e compatibilidade em uma câmara especial no JPL em novembro de 2023. Esses testes confirmam que a operação dos subsistemas eletrônicos não interfere entre si nem com os do módulo de pouso. Crédito: NASA/JPL-Caltech
“É a isso que submetemos nossos rovers: ‘agitar’ para simular o próprio lançamento do foguete e ‘assar’ para simular as temperaturas extremas do espaço. É muito estressante testemunhar pessoalmente”, disse Guy Zohar do JPL, gerente do sistema de voo do projeto. “Estamos usando muitas peças comerciais cuidadosamente selecionadas em nosso projeto. Esperamos que funcionem, mas sempre ficamos um pouco preocupados quando iniciamos os testes. Felizmente, cada teste foi bem sucedido.”
Os engenheiros também realizaram testes ambientais em três elementos de hardware montados no módulo de pouso: uma estação base com a qual os rovers se comunicarão por meio de rádios de rede mesh, uma câmera que fornecerá uma visão das atividades dos rovers e os sistemas de implantação (veja o vídeo abaixo). que baixará os rovers até a superfície lunar por meio de uma corda de fibra alimentada lentamente por um carretel motorizado.
Os engenheiros testaram o sistema que irá lançar três pequenos rovers na superfície lunar quando a demonstração da tecnologia CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration) da NASA chegar à Lua a bordo de um módulo lunar. O teste ocorreu em uma sala limpa no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, em dezembro de 2023. Três sistemas implantadores serão instalados no módulo de pouso – um para cada rover. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Colocando o código à prova também
Enquanto isso, os engenheiros que trabalham no software de autonomia cooperativa do CADRE passaram muitos dias nas rochas e areias do JPL. Quintal de Marte com versões em escala real dos rovers chamados modelos de desenvolvimento. Com software de voo e capacidades de autonomia a bordo, estes veículos de teste mostraram que podem atingir os principais objetivos do projeto. Eles dirigiram juntos em formação. Confrontados com obstáculos inesperados, ajustaram os seus planos em grupo, partilhando mapas atualizados e replanejando caminhos coordenados. E quando a carga da bateria de um veículo espacial estava fraca, toda a equipe fazia uma pausa para que pudessem continuar juntos mais tarde.
Dois rovers modelo de desenvolvimento em escala real são testados no Mars Yard do JPL em agosto de 2023 como parte da demonstração tecnológica CADRE da NASA. Esses testes confirmaram que o hardware e o software do projeto podem trabalhar juntos para atingir os principais objetivos. Crédito: NASA/JPL-Caltech
O projeto conduziu várias viagens à noite sob grandes holofotes para que os rovers pudessem experimentar sombras extremas e iluminação que se aproximassem do que encontrariam durante o dia lunar.
Depois disso, a equipe realizou testes de direção semelhantes com modelos de voo (os rovers que irão para a Lua) em uma sala limpa do JPL. Quando o chão impecável se mostrou um pouco escorregadio – uma textura diferente da superfície lunar – os robôs saíram da formação. Mas eles pararam, se ajustaram e prosseguiram no caminho planejado.
“Lidar com dificuldades – isso é importante para a autonomia. A chave é que os robôs respondam às coisas que saem fora do planejado, então eles replanejam e ainda são bem-sucedidos”, disse Jean-Pierre de la Croix do JPL, investigador principal do CADRE e líder de autonomia. “Estamos indo para um ambiente único na Lua e, é claro, haverá algumas incógnitas. Fizemos o nosso melhor para nos preparar para isso, testando software e hardware juntos em diversas situações.”
Em seguida, o hardware será enviado para a Intuitive Machines para instalação em um módulo de pouso Nova-C que será lançado no topo de um EspaçoX Foguete Falcon 9 do Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida.
