Суровый лунный ландшафт украшают пещеры с очень крутыми склонами. Эти элементы, также называемые мансардными окнами, могут соединяться с далеко простирающимися подповерхностными лавовыми трубами, которые сформировались миллиарды лет назад на тогда ещё геологически живой Луне.
Последние годы учёные сосредоточены на разработке новых технологий, которые позволят исследовать световые люки, лавовые трубки и пещеры на Луне, поскольку эти подземные среды будут использоваться колонизаторами в недалёком будущем.
Пещеры, если они доступны, могут быть отличными естественными убежищами от радиации, экстремальных температур и микрометеоритов.
Окна к великим неизвестным
Уильям Уиттакер, пионер в разработке роботов предназначенных для исследований за пределами Земли, отметил, что значительный прогресс был достигнут в сборке робота, который давно уже способен исследовать глубокие пещеры на Луне. Уитакер представил обновлённую информацию о своей работе во время виртуальной встречи, проведённой в сентябре в рамках программы НАСА Innovative Advanced Concepts (NIAC). NIAC профинансировал его исследование сосредоточенное на разработке эффективных конструкций мобильных роботов для исследования подземных сред в других мирах.
“Лунные световые люки – это окна к великим неизвестным под поверхностью Луны”, – сказал Уиттакер, профессор-исследователь из Института робототехники Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге. “Разведка пещер с помощью микророверов доступна и вполне осуществима в ближайшем будущем”.
Более того, открытие сотен лунных световых люков за последнее десятилетие повышает вероятность того, что некоторые из них могут обеспечить доступ к пещерам, о которых давно мечтали исследователи.
Изучение пещер
Уиттакер и его коллеги построили PitRanger – наземный прототип 15-килограммового (33 фунта) лунного микроровера. Затем исследователи изучили пещеру, находящуюся здесь на Земле, чтобы лучше понять конструкцию и возможности робота.
Фотограмметрическая модель карстовой воронки в Западной пустыне штата Юта, была создана из 10 000 изображений, полученных с помощью микроровера. Воронка достигает почти 100 метров (330 футов) в глубину и примерно 75 метров (246 футов) в ширину.
Ровер PitRanger оснащён камерой, установленной в верхней части солнечной панели. Маленький робот использует механизм наклона панели, чтобы поворачивать камеру в необходимом направлении.
По словам Уиттакера, вездеходы для миссий по исследованию лунных пещер обязательно должны отличаться от тех, что использовались ранее. По его словам, они должны быть совместимы с небольшими спускаемыми аппаратами и иметь возможность преодолевать крутые перроны карьера, обеспечивать мощные вычисления и получать требуемые изображения карьера.
Быстрое исследование
Идея состоит в том, чтобы добраться до ямы на микроровере, заглянуть в яму, получить изображения склонов и дна пещеры, а затем создать модели карьера. При этом автономность для быстрого исследования является критически важной технологией, поскольку небольшие роверы на солнечных батареях не смогут общаться с Землёй напрямую.
Кроме того, за один лунный день, ровер должен успеть выполнить поставленную перед ним задачу. Лунный день, как и лунная ночь, длится около 14 земных дней. Поэтому у микроровера есть всего 12 дней, чтобы завершить свою миссию.
Маленький луноход будет оснащён программным обеспечением для обрезки и предварительной обработки изображений лунной пещеры, а также передачи этого визуального удовольствия на посадочный модуль для моделирования. Ровер будет делать эту работу несколько раз, возвращаясь к пещере снова и снова, чтобы сделать дополнительные снимки.
При каждом посещении будут получены тысячи изображений, после чего они будут загружены в посадочный модуль.
В среднем максимальная скорость микроровера составляет около 2,5 сантиметров (1 дюйм) в секунду.
3D-модели пещер
Первоначальные модели пещер, переданные с посадочного модуля на Землю, будут улучшаться по мере поступления большего количества изображений. По словам Уиттакера, конечным результатом будет высококачественная 3D-модель карьера.
Уиттакер добавил, что при каждом подходе, изображения будут получены в различных комбинациях панорамирования / наклона для просмотра дальней стены и дна ямы.
По словам Уиттакера, результатом всей этой работы станет потрясающий крупный план целевой лунной пещеры, намного превосходящий по чёткости снимки, полученные с помощью орбитального аппарата, вращающегося вокруг Луны.
Помимо возможности оценить перспективность подземных сред в качестве мест обитания для исследователей Луны, лунные пещеры также являются окнами в уникальную науку.
“Стены пещер являются отличными местами для изучения геологии Луны. Это уникальная возможность для изучения вулканологии, морфологии и многого другого”, – сказал Уиттакер.
В конце концов, всё дело в использовании миниатюрных роверов, которые помогут исследователям изучить и, возможно, колонизировать наш естественный спутник.
