کاوش ماه بدون دخالت انسان ممکن می‌شود

فرارو- کاوش ماه نیازمند مریخ‌نوردهایی است که بتوانند مستقلانه فکر کنند. 

به گزارش فرارو به نقل از فیز، ناسا قصد دارد سه کاوشگر کوچک را با یک دستور واحد به ماه بفرستد: خودتان با هم هماهنگ کنید که چگونه منطقه‌ای از سطح ماه را کاوش کنید. 

ماموریت اکتشاف رباتیک توزیع‌شده‌ی خودمختار مشارکتی یا CADRE، به عنوان بخشی از پرتاب IM-3 ناسا که برای اواخر سال ۲۰۲۶ برنامه‌ریزی شده است، در سمتی از ماه که رو به زمین است، فرود خواهد آمد. این مریخ‌نوردها تقریباً دو هفته را به عنوان یک تیم خودراهنما، صرف نقشه‌برداری از سطح ماه خواهند کرد. هیچ جوی‌استیکی آن‌ها را کنترل نخواهد کرد و هیچ انسانی هر چرخش را تأیید نخواهد کرد. 

مریخ‌نوردها از بین خود یک رهبر انتخاب می‌کنند، وظایف خود را تعیین می‌کنند و وقتی یکی از آن‌ها شارژش تمام شد، برنامه‌های خود را به صورت گروهی دوباره ترسیم می‌کنند. اگر CADRE موفق شود، اولین باری خواهد بود که ناسا چندین مریخ‌نورد را فراتر از زمین به عنوان یک سیستم خودمختار واحد اداره می‌کند. 

این دستاورد فراتر از این ماموریت اهمیت خواهد داشت زیرا ناسا در حال بررسی ماموریت‌های آینده به قطب جنوب ماه است، جایی که آب به شکل یخ در دهانه‌هایی که میلیاردها سال نور خورشید را ندیده‌اند، محبوس شده است. اگر محققان بتوانند آن یخ را به صورت شیمیایی تجزیه کرده و به سوخت و هوای قابل تنفس تبدیل کنند، می‌تواند به ماده اولیه برای اقتصاد قمری تبدیل شود که حول انبارهای سوخت و پشتیبانی از حیات ساخته شده در ماه بنا شده است. 

در حال حاضر، تنها تقاضا برای آن یخ ناشی از قراردادهای دولتی است. عملیاتی که باید از فاصله‌ی ۲۳۹ هزار مایلی (۳۸۴ هزار کیلومتری) دائماً تحت نظارت و هدایت دقیق باشد، به‌سادگی قابلیت تبدیل شدن به یک فعالیت تجاری و بازاری را ندارد. بنابراین، اگرچه هنوز تا شکل‌گیری یک اقتصاد تمام‌عیار در ماه فاصله زیادی داریم، اما پروژه CADRE در حال آزمایش این موضوع است که آیا ربات‌ها می‌توانند برای مدتی طولانی و با تعداد کافی، بدون نظارت مستقیم کار کنند و تداوم عملیات در ماه را ماه پس از ماه حفظ نمایند یا خیر. 

من دانشجوی دکتری مهندسی هوافضا هستم و در زمینه هدایت، ناوبری و کنترلِ فضاپیماها برای انجام خدمات در مدار و حذف فعال زباله‌های فضایی تحقیق می‌کنم. کار من بر روی همان چالشی متمرکز است که این کاوشگرها با آن روبرو هستند: اینکه یک ماشین چگونه تصمیم می‌گیرد گام بعدی‌اش چه باشد، آن هم در شرایطی که امکان برقراری ارتباط با مرکز کنترل برای دریافت دستورالعمل را ندارد. 

چرا زمین نمی‌تواند رانندگی کند؟

در قطب جنوب ماه، خودِ زمین می‌تواند باعث اختلالات ارتباطی شود. دستورات از طریق ماهواره‌های رله به مریخ‌نورد می‌رسند و لبه‌های دهانه می‌توانند خط دید به آن رله‌ها را مسدود کنند. مریخ‌نوردی که به درون یک دهانه سایه‌دار می‌رود، ممکن است در تمام طول سفر خود ارتباط خود را از دست بدهد. 

ارتباطات نامنظم نه تنها رانندگی را آزاردهنده می‌کند، بلکه می‌تواند به کاهش توان مریخ‌نورد که نمی‌تواند بازیابی کند، منجر شود. 

یک مریخ‌نورد قطبی با بودجه روشنایی محدودی کار می‌کند. پنل‌های خورشیدی فقط در هنگام طلوع خورشید باتری را شارژ می‌کنند و در ماه، طلوع خورشید یک رویداد روزانه نیست. شب حدود دو هفته زمینی طول می‌کشد و در قطب‌ها، تنها چند برآمدگی برای مدت طولانی روشن می‌مانند. بنابراین، به ازای هر دقیقه‌ای که یک مریخ‌نورد بیکار می‌ماند و منتظر دستورالعمل‌های جدید است، انرژی ذخیره شده‌ای را که نمی‌تواند تا زمان بازگشت خورشید جایگزین کند، مصرف می‌کند. 

چرا قطب مورد سختی است؟

قطب‌های ماه نیز با چالش‌های منحصر به فردی روبرو هستند. نور خورشید می‌تواند از تابش مستقیم به سایه مطلق تغییر کند، زیرا یک مریخ‌نورد از لبه دهانه آفتاب‌گیر به طبقه سایه‌دار زیرین حرکت می‌کند، بنابراین دوربینی که در بالا کار می‌کرد، می‌تواند در پایین کور شود. 

ماه همچنین مانند زمین ماهواره‌های GPS ندارد، بنابراین مریخ‌نوردها نمی‌توانند دقیقاً بدانند کجا هستند. آن‌ها باید نقشه‌های خود را از آنچه دوربین‌ها و حسگرهایشان می‌بینند، بسازند. 

دمای داخل مناطق سایه‌دار دائمی به زیر -۲۷۴ درجه فارنهایت (-۱۷۰ درجه سانتیگراد) کاهش می‌یابد. و گرد و غبار ماه خطرناک‌تر از آن چیزی است که به نظر می‌رسد. یک بار الکتریکی آن را از زمین بلند می‌کند و میلیاردها سال برخورد شهاب‌سنگ‌های کوچک، هر دانه را تیز و ناهموار کرده است. 

آن گرد و غبار به بلبرینگ‌های چرخ ساییده می‌شود و از درزگیرها عبور می‌کند. دور نگه داشتن آن از قطعات متحرک مریخ‌نورد هنوز یک مشکل حل نشده است. گرد و غبار همچنین می‌تواند روی لنزهای دوربین که ناوبری به آن‌ها وابسته است، قرار گیرد و باعث شود مریخ‌نورد نتواند ببیند به کجا می‌رود یا با خیال راحت حرکت کند. 

چرا یک مریخ‌نورد کافی نیست؟

ارسال یک مریخ‌نورد برای بررسی دهانه‌ای در ماه، یک ماموریت پرخطر است. اگر گیر کند، این کمپین به پایان می‌رسد. اگر ابزارهای آن از کار بیفتد، هیچ ماشین دومی نمی‌تواند اندازه‌گیری‌ها را انجام دهد. تیم‌های چند رباتی این ریسک را توزیع می‌کنند و کارها را تقسیم می‌کنند. یک مریخ‌نورد ممکن است حسگرها و دیگری مته را حمل کند، در حالی که یک کاوشگر که روی یک برآمدگی آفتاب‌گیر قرار دارد، به عنوان مرکز برق و ارتباطات عمل می‌کند. 

در صورت قطع ارتباطات، یک تیم مریخ‌نورد که منتظر دستورات خود از زمین است، باید متوقف شود. یک تیم مستقل وظایف را بین خود تقسیم می‌کند و هدف بعدی را که می‌تواند به آن برسد و با مقدار برق باقی مانده تکمیل کند، انتخاب می‌کند. زمان مرده به زمان کار تبدیل می‌شود. 

در آزمایش زمینی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، مریخ‌نوردهای CADRE به این هماهنگی دست یافتند. در مواجهه با موانع غیرمنتظره، آن‌ها مسیرها را به صورت گروهی دوباره برنامه‌ریزی کردند و هنگامی که باتری یک مریخ‌نورد کم شد، کل تیم متوقف شد تا بتوانند با هم ادامه دهند. 

یک کمپین در قطب جنوب ماه باید ماه‌ها ادامه داشته باشد، و هیچ تیم رباتیکی تاکنون به این سختی، برای این مدت طولانی، و به دور از هرگونه کمکی، کار نکرده است. مهندسان در حال توسعه روش‌هایی برای مریخ‌نوردها هستند تا بدون موقعیت‌یابی ماهواره‌ای، جهت‌یابی کنند و در همانجا تصمیم‌گیری کنند، اما این نرم‌افزار هنوز باید روی سطح آزمایش شود. 

در همین حال، از اواسط آگوست ۲۰۲۶، ماموریت چانگ-۷ چین در ونچانگ، محل پرتاب در جزیره هاینان چین، منتظر است و انتظار می‌رود تا پایان سال پرتاب شود. سطح‌نشین، مریخ‌نورد و کاوشگر جهشی آن قرار است به صورت تیمی در قطب کار کنند و کاوشگر برای پرش به دهانه‌های همیشه در سایه ساخته شده است. اگر ایالات متحده می‌خواهد همگام با این روند پیش برود، به ربات‌های خود نیاز دارد که بدون نظارت هماهنگ شوند. 

در نهایت، هیچ راه توافق‌شده‌ای برای مریخ‌نورد ساخته شده توسط یک شرکت وجود ندارد که وظیفه‌ای را به ابزاری که توسط شرکت دیگری ساخته شده است، واگذار کند یا تصمیم بگیرد که کدام یک ابتدا کف دهانه را کار کند. با پیشرفت تیم‌های مریخ‌نورد مستقل، گروه‌های سازنده آن‌ها باید این قوانین را تدوین کنند. 

CADRE به دانشمندان خواهد گفت که آیا سه مریخ‌نورد کوچک می‌توانند با هم روی ماه استدلال کنند یا خیر. سوال سخت‌تر این است که آیا دوازده دستگاه مختلف از سازندگان مختلف می‌توانند سال‌ها یک کار را به طور قابل اعتماد انجام دهند یا خیر.