NASA dezvoltă tehnologii necesare pentru a trimite astronauți pe Marte începând cu anii 2030. “Oprirea” crucială între Pământ și Planeta Roșie este Luna, care servește ca un teren esențial de testare pentru tehnologiile spațiale ce vor permite în cele din urmă stabilirea oamenilor pe alte planete.
În ultimii ani, explorarea Lunii a cunoscut o renaștere, cu misiuni precum cele ale Chinei pentru prelevarea de probe – Chang’e-5 în 2020 și Chang’e-6 în 2024 – și misiunea Chandrayaan-3 a Indiei, care a reușit să aterizeze pe Lună în 2023. SUA și-a accelerat eforturile prin programul Artemis al NASA, care are ca scop întoarcerea oamenilor pe suprafața lunară până în 2028, la peste 50 de ani de la prima aselenizare. Mai mult, compania privată Intuitive Machines a devenit prima care a reușit să aterizeze pe Lună, marcând o schimbare față de misiunile tradiționale conduse de guverne.
Aceste programe depind în mare măsură de robotică pentru a efectua sarcini esențiale, de la extracția de resurse până la construcția infrastructurii. Pe măsură ce sistemele robotice devin din ce în ce mai sofisticate, se așteaptă ca acestea să conducă drumul spre o explorare lunară sustenabilă și scalabilă pentru misiunile viitoare.
Cum face robotica spațiul mai accesibil
Misiunea Apollo 11, care a dus primii oameni pe Lună, a fost incredibil de costisitoare. Conform The Planetary Society, costul ajustat la inflație al misiunii ar fi de 3 miliarde de dolari. Între 1969 și 1972 au avut loc încă cinci aselenizări cu echipaj uman, fiecare cu obiective și realizări tot mai ambițioase, inclusiv utilizarea roverului LRV în ultimele trei misiuni.
„De-a lungul timpului, proiectele spațiale au devenit mai accesibile, în mare parte datorită scăderii prețului hardware-ului utilizat în misiunile spațiale, bugetului de lansare etc.”, explică Lyubomyr Demkiv, Director de Robotică și Automatizare Avansată la SoftServe.
Trimiterea roboților în spațiu este mult mai rentabilă și mai practică decât trimiterea astronauților. Roboții nu au nevoie de hrană, somn sau pauze de toaletă și pot rămâne în spațiu ani de zile fără a fi nevoie să se întoarcă.
Mai mult, roboții pot rezista în medii extreme care ar fi prea periculoase pentru oameni. Aceștia pot suporta niveluri ridicate de radiații, temperaturi intense și pot îndeplini sarcini care ar fi prea riscante sau imposibile pentru astronauți.
Tehnologia evoluează. Roverele robotice explorează suprafața Lunii pentru a înțelege mai bine caracteristicile și potențialul acesteia. Cu toate acestea, terenul accidentat din unele zone este prea dificil pentru ca roverele actuale să colecteze date esențiale în mod eficient.
SoftServe lucrează la o soluție alternativă: vehicule zburătoare autonome sau drone lunare, care oferă o mobilitate mai mare pentru cartografierea suprafeței lunare. Aceste drone, propulsate de propulsoare cu rachetă pot survola regiuni cu care roverele tradiționale se confruntă, furnizând date precise necesare pentru explorările planetare viitoare, în special pentru prospectarea resurselor.
„Folosind gravitația scăzută a Lunii și lipsa atmosferei, aceste drone pot traversa distanțe mari”, adaugă Lutz Richter, Expert în Proiecte Spațiale la SoftServe. „Sistemul nostru de ghidare pentru o dronă lunară de 70 kg permite explorarea lunară rentabilă printr-un control precis al zborului, aterizări și decolări fără probleme. Echipate cu navigație bazată pe viziune și un algoritm SLAM, acestea cartografiază autonom terenul și navighează către ținte predefinite, făcând misiunile lunare mai accesibile.”
Puterea simulării
Pentru a dezvolta eficient tehnologii spațiale, inginerii trebuie să se bazeze pe simulări. Acestea le permit să testeze și să optimizeze sistemele robotice în medii virtuale realiste, evitând costurile și riscurile asociate testelor reale.
„Pentru a face acest lucru mai eficient, sugerăm întotdeauna o abordare bazată pe simulare, în care sistemul este proiectat, testat și validat în simulare înainte de experimentele din viața reală”, spune Mariusz Janiak, Expert în (Co-)simulare și Optimizare la SoftServe Polonia.
Modelele de înaltă fidelitate imită comportamentul din lumea reală, permițând companiilor să exploreze scenarii „ce-ar fi dacă” și să optimizeze performanța înainte de a construi prototipuri fizice. SoftServe a adoptat o abordare bazată pe simulare în dezvoltarea dronelor lunare, modelând întregul comportament de zbor și sistemul vizual și de ghidare SLAM, inclusiv toți senzorii necesari. Simulările terenului lunar s-au bazat pe seturi de date satelitare, iar folosind unelte de vizualizare și fizice cu inteligență artificială, inginerii au generat nori de puncte 3D și imagini, ulterior compilate într-o hartă 3D cuprinzătoare a mediului.
Un alt exemplu de simulare este tehnologia de construcție pentru Lună, ca parte a unui consorțiu format din patru companii, condus de Astroport Space Technologies din San Antonio, Texas. NASA a investit 1,3 milioane de dolari în proiect, în care SoftServe este responsabil pentru modelarea roboților care vor construi un port spațial pe Lună. Acest lucru implică simulări digitale extinse ale procesului de construcție, ținând cont de caracteristicile și proprietățile unice ale solului lunar.
Care sunt principalele provocări în robotică?
În ultimii trei ani, peste 40 de companii au intrat în sectorul roboticii spațiale, atrăgând peste 200 de milioane de dolari în capital de risc. Recunoscută ca o tehnologie emergentă de GlobalData, robotica spațială are una dintre cele mai rapide rate de inovare din industria spațială și transformă sectoare precum producția, sănătatea și logistica prin operațiuni optimizate și reducerea costurilor.
Un studiu recent PIE arată că 77% dintre IMM-urile din Polonia consideră robotizarea un avantaj competitiv cheie.
Cu toate acestea, această creștere vine cu provocări. Robotica și automatizarea industrială sunt inerent multidisciplinare, necesitând cunoștințe din diverse domenii precum fizică, inginerie, programare și, în unele cazuri, chimie. „Nu ne concentrăm doar pe un singur domeniu”, spune Mariusz Janiak. „Într-o zi s-ar putea să simulăm distribuția temperaturii unei nave spațiale pe parcursul unei misiuni, iar în alta să optimizăm operațiunea unei mașini industriale de presare.” Echipa sa trebuie să ofere soluții sofisticate, bazate pe cercetare, adesea în termene stricte de trei luni.
Un deficit de experți calificați agravează aceste provocări. „De obicei, acești oameni lucrează în universități, dar industria are nevoie de soluții rapide și practice”, adaugă Mariusz Janiak. Pentru a deveni expert în robotică, un specialist are nevoie de un mix de expertiză academică – fizică, matematică și teoria controlului – și cunoștințe de afaceri pentru a traduce soluțiile tehnice în aplicații rentabile.
