Bộ ba xe tự hành mini của NASA sẽ cùng nhau khám phá mặt trăng

Vào tháng 6 năm 2023, tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA ở Nam California, trong buổi trình diễn công nghệ Thám hiểm robot phân tán tự động (CADRE), nhóm kỹ sư đã thử nghiệm thiết kế bánh xe mới, phần mềm điều hướng bề mặt và khả năng di chuyển của mô hình xe thám hiểm này.

Làm việc cùng nhau mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người

NASA đang gửi một bộ ba xe tự động di chuyển kích cỡ nhỏ lên Mặt trăng để thử nghiệm xem chúng hoạt động cùng nhau như thế nào khi không có sự điều khiển trực tiếp từ con người ở Trái đất. Đây là một thử nghiệm với mục đích tạo ra sự liên kết trong công nghệ mới, dự án CADRE (Thăm dò robot phân tán tự động hợp tác) đánh dấu một bước nữa trong quá trình phát triển robot, nâng cao hiệu quả của nhiệm vụ trong tương lai chính là nghiên cứu quả trình vận hành tự động của robot. Bằng cách thực hiện phép đo đồng thời từ nhiều địa điểm, những cỗ máy tự vận hành này cho thấy được mục đích của chúng trong nhiệm vụ hỗ trợ các phi hành gia hoặc khả năng tự kích hoạt.

Một ý tưởng của CLPS (Dịch vụ tải trọng thương mại mặt trăng) thuộc NASA đó là dự kiến vào năm 2024, khi một tàu bay đổ bộ lên mặt trăng, bộ ba máy tự hành này của CADRE sẽ “đáp” tại vùng Reiner Gamma của mặt trăng thông qua dây buộc. Mỗi chiếc máy tự vận hành này có kích cỡ bằng kích cỡ của một chiếc vali xách tay, chúng có bốn chiếc bánh xe để di chuyển và năng lượng để hoạt động của chúng là từ các tấm pin mặt trời khi cần sạc pin.

Kỹ sư Kristopher Sherrill quan sát mô hình phát triển xe tự hành trong quá trình thử nghiệm trình diễn công nghệ CADRE của NASA tại Mars Yard của JPL vào tháng 6. Nhóm đã thử nghiệm một thiết kế bánh xe mới, phần mềm điều hướng bề mặt và khả năng di chuyển. Nguồn: NASA/JPL-Caltech

Jean-Pierre, điều tra viên chính của CADRE cho biết rằng, khi có lệnh như “Khám phá khu vực này” thì những máy tự vận hành này sẽ thực hiện đầy đủ các bước để có thể khám phá khu vực trên mặt trăng: những cỗ máy có thể tự tìm ra cách di chuyển, những hướng đi,…. Anh ấy nói rằng “Bạn chỉ cần nói với nó mục đích, nó sẽ xác định để hoàn thành lệnh đưa ra.”

Thí nghiệm trong cách hoạt động nhóm

Các xe tự vận hành sẽ phải đối mặt với một số bài kiểm tra – tất cả đều nằm trong sự theo dõi của camera giám sát trên trạm cơ sở của tàu đổ bộ. Đầu tiên là lái xe theo đội hình và đi đúng hướng bằng cách sử dụng radio có thể truyền đi xa để duy trì vị trí tương đối của chúng, trong khi đó, các xe tự hành dựa vào các cảm biến để tránh chướng ngại vật. Trong thử nghiệm thứ hai, mỗi một xe sẽ tự chọn một con đường để khám phá một khu vực được chỉ định rộng khoảng 4.300 square feet  (400 mét vuông), tạo bản đồ 3D địa hình bằng camera âm thanh. Dự án cũng sẽ đánh giá mức độ thích ứng của các cỗ máy nếu xe tự hành ngừng hoạt động vì một số lý do. Thành công trong dự án này sẽ chứng minh rõ nhất cho việc sử dụng người máy để khám phá các địa hình nguy hiểm là có ích nhất là trong khoa học.

Một cặp nguyên mẫu bằng nhựa của xe tự hành CADRE, chúng làm việc theo đội hình và được trình diễn tại JPL vào năm ngoái. (Nguồn: NASA)

Khi lái xe theo đội hình, mỗi xe tự hành sẽ nhận được tín hiệu vô tuyến phản xạ do những xe khác gửi đến, tạo ra hình ảnh 3D về cấu trúc của bề mặt sâu tới 33 feet (10 mét) bên dưới. Khi làm việc cùng nhau, các xe tự hành có thể thu thập nhiều dữ liệu hơn và đầy đủ hơn so với các radar xuyên mặt đất hiện đại như radar trên tàu thám hiểm Sao Hỏa của NASA, RIMFAX (Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment).

Người điều khiển cho biết: “Chúng ta sẽ thấy các robot làm việc cùng nhau như thế nào, chúng sẽ thực hiện nhiều phép đo ở những nơi khác nhau cùng một lúc và có thể ghi lại dữ liệu mà một robot đơn lẻ không thể đạt được”. Đây như một lời khẳng định: Đó có thể là một cách để làm cho khoa học thay đổi.

Làm việc thông minh

Tuy nhiên, CADRE không chỉ kiểm tra khả năng tự chủ và khả năng làm việc theo nhóm mà họ còn làm các bước thử nghiệm khác nhau và cần tính toán để phần mềm tự chủ hợp tác của robot được phát triển.

Đối với các robot tự hành này, chúng cần phải chịu được nhiệt tại môi trường hoạt động là đường xích đạo của mặt trăng. Đó là một thách thức đối với các nhà chế tạo và các xe tự vận hành bởi nơi cần khám phá là nơi có nhiệt độ giữa trưa lên tới 237 độ F (114 độ C), chính vì thách thức về nhiệt độ mặt trời này mà các nhà chế tạo robot cần kết hợp các bộ phận có sẵn và các bộ phận được chế tạo riêng biệt để xe tự hành đủ khả năng chịu nhiệt cao nhưng vẫn phải đảm bảo tính gọn, nhẹ.

Khi tính toán về sự cân bằng các phần mềm, đây là một khó khăn đối với các nhà chế tạo robot bởi con chip não bộ của chúng được lấy từ các máy bay tự động (thế hệ sau của bộ xử lý bên trong Máy bay trực thăng IM của NASA), tuy nhiên, việc sử dụng bộ xử lý này sẽ góp phần tạo ra nhiệt cho các robot tự hành.

Để ngăn các xe tự hành bị quá tải nhiệt, nhóm CADRE đã đưa ra một giải pháp sáng tạo: chu kỳ hoạt động và tắt của xe sẽ kéo dài 30 phút. Cứ sau nửa giờ, các máy tự động tắt, chúng sẽ được làm mát thông qua bộ tản nhiệt và sạc lại pin. Khi chúng bắt đầu hoạt động lại, chúng sẽ chia sẻ tình trạng “sức khỏe” của mình với nhau thông qua mạng lưới vô tuyến (giống như mạng wifi tại nhà), sau đó sẽ tiếp tục cuộc hành trình khám phá mặt trăng.

Cuộc hành trình nghiên cứu vẫn đang tiếp tục được được hành, mọi người hãy tiếp tục đón chờ chuyến thám hiểm mặt trăng của bộ ba tí hon này của nhà NASA.

 Không chỉ NASA (Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ) mà sáng 24/8/2023, xe tự hành của Ấn Độ do ISRO (Tổ chức Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ) cũng đã lăn bánh trên mặt trăng, tuy nhiên “sự công phá” của bộ ba xe tự hành NASA cũng sẽ khiến cho mọi người trông đợi.