فرستادن سه ماه‌نورد کوچک برای کاوش سطح ماه!

به گزارش مجله خبری نگار/سیناپرس، ماموریت کاوش رباتیک خودمختار توزیع شده و مشارکتی یا CADRE قرار است در قالب ماموریت IM-۳ ناسا، که برای اواخر سال ۲۰۲۶ برنامه‌ریزی شده است، در سمت ماه که رو به زمین قرار دارد، فرود بیاید. این سه ماه‌نورد حدود دو هفته را صرف نقشه‌برداری از سطح ماه به عنوان یک گروه خودهدایت‌شونده خواهند کرد. هیچ جوی‌استیکی آنها را کنترل نخواهد کرد و هیچ انسانی نیز قرار نیست هر حرکت آنها را تایید کند.

ماه‌نورد‌ها خودشان از میان اعضای گروه یک رهبر انتخاب می‌کنند، وظایفشان را میان یکدیگر تقسیم می‌کنند و اگر یکی از آنها با کاهش شارژ باتری مواجه شود، برنامه‌های خود را به صورت گروهی تغییر می‌دهند. اگر این ماموریت موفق شود، CADRE نخستین ماموریتی خواهد بود که ناسا در آن چند ماه‌نورد را خارج از زمین به‌عنوان یک سامانه خودمختار واحد به کار می‌گیرد.

این دستاورد فراتر از اهمیت همین ماموریت خواهد بود؛ زیرا ناسا در حال بررسی ماموریت‌های آینده به قطب جنوب ماه است؛ جایی که آب به شکل یخ در دهانه‌هایی محبوس شده که میلیارد‌ها سال است نور خورشید را ندیده‌اند. اگر پژوهشگران بتوانند این یخ را از نظر شیمیایی، تجزیه و آن را به پیشران و هوای قابل تنفس تبدیل کنند، این منابع می‌توانند مواد اولیه شکل‌گیری یک اقتصاد قمری باشند؛ اقتصادی مبتنی بر مخازن سوخت و سامانه‌های پشتیبانی از حیات که در خود ماه تولید می‌شوند.

در حال حاضر، تنها تقاضا برای این یخ از سوی قرارداد‌های دولتی وجود دارد. عملیاتی که باید از فاصله ۳۸۴ هزار کیلومتر توسط انسان‌ها تحت نظارت و کنترل باشد، به سادگی نمی‌تواند در مقیاس بزرگ گسترش پیدا کند. بنابراین، اگرچه شکل‌گیری یک اقتصاد کامل در ماه هنوز فاصله زیادی دارد، CADRE در حال آزمایش این موضوع است که آیا ربات‌ها می‌توانند برای مدت کافی و به تعداد کافی بدون نظارت مستقیم انسان کار کنند تا یک عملیات قمری را ماه به ماه سرپا نگه دارند یا خیر.

چرا از زمین نمی‌توان ماه‌نورد‌ها را کنترل کرد؟

در قطب جنوب ماه، خود عوارض سطحی می‌توانند باعث اختلال در ارتباطات شوند. فرمان‌ها از طریق ماهواره‌های مخابراتی به ماه‌نورد می‌رسند و لبه دهانه‌ها ممکن است مسیر دید مستقیم به این ماهواره‌ها را مسدود کنند. بنابراین، ماه‌نوردی که وارد یک دهانه تاریک می‌شود، ممکن است در تمام مدت مأموریت خود ارتباطش را از دست بدهد.

ارتباطات ناپایدار فقط رانندگی ماه‌نورد را دشوار نمی‌کند؛ بلکه می‌تواند انرژی را که ماه‌نورد دیگر قادر به بازیابی آن نیست، هدر دهد.

یک ماه‌نورد قطبی با مقدار محدودی انرژی حاصل از نور خورشید کار می‌کند. صفحات خورشیدی تنها زمانی باتری را شارژ می‌کنند که خورشید در آسمان باشد و در ماه، طلوع خورشید روزانه نیست. شب حدود دو هفته زمینی طول می‌کشد و در قطب‌ها تنها چند خط‌الرأس برای مدت‌های طولانی در معرض نور خورشید باقی می‌مانند. بنابراین، هر دقیقه‌ای که ماه‌نورد در انتظار دریافت دستور جدید بیکار بماند، در واقع بخشی از انرژی ذخیره‌شده خود را مصرف می‌کند؛ انرژی‌ای که تا بازگشت نور خورشید امکان جایگزینی آن وجود ندارد.

چرا قطب جنوب ماه شرایط دشوارتری دارد؟

قطب‌های ماه چالش‌های منحصربه‌فردی نیز دارند. هنگامی که ماه‌نورد از لبه روشن یک دهانه به سمت کف تاریک آن حرکت می‌کند، نور خورشید می‌تواند از تابش مستقیم و شدید به تاریکی مطلق تغییر کند. در نتیجه، دوربینی که در بالای دهانه عملکرد خوبی داشته است، ممکن است در پایین آن کاملا از کار بیفتد.

در ماه مانند زمین جی‌پی‌اس وجود ندارد؛ بنابراین ماه‌نورد‌ها نمی‌توانند موقعیت دقیق خود را بدانند. آنها باید با استفاده از تصاویری که دوربین‌ها و حسگرهایشان ثبت می‌کنند، نقشه‌های خودشان را ایجاد کنند.

دمای مناطق همیشه در سایه ماه به کمتر از ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد زیر صفر می‌رسد. گردوغبار ماه نیز خطرناک‌تر از چیزی است که به نظر می‌رسد. یک بار الکتریکی می‌تواند ذرات غبار را از سطح جدا کند و میلیارد‌ها سال برخورد‌های کوچک شهاب‌سنگی باعث شده است هر دانه غبار، لبه‌هایی تیز و بُرنده داشته باشد.

این غبار می‌تواند به یاتاقان‌های چرخ‌ها آسیب بزند و از درزگیر‌ها عبور کند. جلوگیری از ورود آن به قطعات متحرک ماه‌نورد همچنان یکی از مشکلات حل نشده است. گرد و غبار همچنین می‌تواند روی لنز دوربین‌هایی که برای ناوبری ضروری هستند، لایه‌ای ایجاد کند و در نتیجه ماه‌نورد دیگر نتواند مسیر پیش روی خود را ببیند یا با ایمنی حرکت کند.

چرا حضور یک ماه‌نورد کافی نیست؟

فرستادن یک ماه‌نورد برای بررسی یک دهانه در ماه، ماموریتی پر خطر است. اگر ماه‌نورد گیر کند، ماموریت پایان می‌یابد. اگر ابزار‌های آن خراب شوند، ماشین دیگری وجود ندارد که بتواند اندازه‌گیری‌ها را انجام دهد. گروه‌های چندرباته این خطرات را توزیع می‌کنند و وظایف را میان چند ماشین تقسیم می‌کنند.

برای مثال، ممکن است یک ماه‌نورد حسگر‌ها را حمل کند و ماه‌نورد دیگری مته را به همراه داشته باشد؛ در حالی که یک فرودگر مستقر روی یک خط‌الرأس آفتاب‌گیر، نقش مرکز تامین انرژی و ارتباطات را ایفا کند.

در زمان قطع ارتباط، گروهی از ماه‌نورد‌ها که منتظر دریافت فرمان از زمین هستند، مجبور می‌شوند متوقف شوند. اما یک گروه خودمختار می‌توانند وظایف را میان اعضای خود دوباره تقسیم کنند و هدف بعدی را بر اساس کاری که با میزان انرژی باقی مانده قابل دسترسی و انجام است، انتخاب کنند. در این شرایط، زمان مرده به زمان کار تبدیل می‌شود.

در آزمایش‌های زمینی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL)، ماه‌نورد‌های CADRE توانسته‌اند چنین هماهنگی را داشته باشند. هنگامی که با موانع پیش‌بینی‌نشده مواجه شدند، مسیر‌های خود را به صورت گروهی از نو برنامه‌ریزی کردند و زمانی که باتری یکی از ماه‌نورد‌ها رو به اتمام رفت، کل گروه متوقف شد تا بتوانند به صورت هماهنگ به حرکت ادامه دهند.

چه چیز‌هایی هنوز نامشخص است؟

یک عملیات در قطب جنوب ماه باید برای ماه‌ها ادامه پیدا کند و تاکنون هیچ گروه رباتیکی نتوانسته است چنین فعالیت سنگینی را برای این مدت طولانی و در چنین فاصله‌ای از کمک انسانی انجام دهد. مهندسان در حال توسعه روش‌هایی هستند تا ماه‌نورد‌ها بتوانند بدون سامانه موقعیت‌یابی ماهواره‌ای ناوبری کنند و تصمیم‌گیری‌ها را روی خود دستگاه انجام دهند؛ اما این نرم‌افزار‌ها هنوز باید روی سطح ماه آزمایش شوند.

در همین حال، تا اواسط ماه اوت سال ۲۰۲۶، ماموریت چانگ‌ای-۷ چین در محل پرتاب وِن‌چانگ در جزیره هاینان چین در انتظار پرتاب است و انتظار می‌رود تا پایان سال پرتاب شود. فرودگر، ماه‌نورد و کاوشگر جهنده این ماموریت قرار است به صورت یک گروه در قطب جنوب ماه فعالیت کنند و کاوشگر جهنده نیز برای ورود به دهانه‌هایی که دائما در سایه قرار دارند، طراحی شده است. اگر آمریکا بخواهد همگام با چین حرکت کند، به ربات‌هایی نیاز خواهد داشت که بتوانند بدون نظارت مستقیم با یکدیگر هماهنگ شوند.

به نقل از ایسنا، در نهایت، هنوز هیچ روش مورد توافقی وجود ندارد که به یک ماه‌نورد ساخته شده توسط یک شرکت اجازه دهد انجام یک وظیفه را به ابزاری ساخته شده توسط شرکتی دیگر واگذار کند یا مشخص کند کدام ربات باید ابتدا کف یک دهانه را بررسی کند. با پیشرفت گروه‌های خودمختار ماه‌نوردی، شرکت‌ها و گروه‌هایی که این ربات‌ها را می‌سازند، باید برای چنین تعاملاتی قوانین مشترکی تعیین کنند.

CADRE به دانشمندان نشان خواهد داد که آیا سه ماه‌نورد کوچک می‌توانند روی ماه با یکدیگر استدلال و تصمیم‌گیری کنند یا خیر. اما پرسش دشوارتر این است که آیا یک دوجین ماشین متفاوت از سازندگان مختلف می‌توانند همین کار را به‌طور قابل‌اعتماد و برای سال‌ها انجام دهند یا خیر.