A novembre, l'astronauta dell'ESA Luca Parmitano ha fatto la storia prendendo il comando di un rover della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Come parte degli esperimenti Analog-1, questa impresa è stata resa possibile grazie a un'infrastruttura di comando "spazio internet" e una configurazione di controllo di feedback di forza. Ciò ha permesso a Parmitano di operare a distanza di un rover a 10.000 km (6.200 mi) di distanza mentre orbitava attorno alla Terra a una velocità di 8 km / s (28.800 km / h; 17.900 mph).
Questi esperimenti, che fanno parte del programma di operazioni robotiche end-to-end (METERON) dell'ESA, si sono svolti in un hangar a Valkenburg, nei Paesi Bassi, vicino al Centro europeo di ricerca e tecnologia scientifica dell'ESA (ESTEC). Il primo test, che si è svolto il 18 novembre, ha coinvolto Parmitano che guida il rover attraverso un percorso ad ostacoli progettato per sembrare e sembrare la superficie della Luna.
I test hanno convalidato la sofisticata rete di controllo e i controlli, che forniscono agli astronauti il senso del tatto. Per il secondo test, che si è svolto il 25 novembre, il rover ha navigato attraverso un ambiente lunare simulato, raccogliendo e raccogliendo campioni di roccia. Questo test ha valutato la capacità di un rover gestito a distanza di condurre indagini geologiche su mondi alieni.
Come ha dichiarato l'ingegnere dell'ESA Kjetil Wormnes, che sta conducendo la campagna di test Analog-1, in un recente comunicato stampa dell'ESA:
"Immagina il robot come l'avatar di Luca sulla Terra, fornendogli sia la visione che il tatto. Era dotato di due telecamere - una nel palmo della mano, l'altra in un braccio manovrabile - per consentire a Luca e agli scienziati remoti di osservare l'ambiente e ottenere un primo piano sulle rocce. ”
Utilizzando il dispositivo Sigma 7 a retroazione di forza (che offre all'utente sei gradi di libertà) e una coppia di monitor, Parmitano ha guidato il rover attraverso percorsi stretti per raggiungere tre diversi siti di campionamento e selezionare le rocce per l'analisi. Nel frattempo, un team di esperti geologici con sede presso il Centro europeo degli astronauti (EAC) di Colonia, in Germania, è stato in contatto con lui e gli ha consigliato su quali rocce fossero promettenti obiettivi di ricerca.
Questa è stata la prima volta che questo tipo di tecnologia è stata utilizzata sulla ISS per controllare un robot a terra. Si basava anche su un precedente progetto condotto dall'ESA progettato per familiarizzare gli astronauti con studi geologici. Come Jessica Grenouilleau, responsabile del progetto METERON presso l'Exploration Systems Group dell'ESA, ha indicato:
"Abbiamo beneficiato della precedente formazione di Luca attraverso il nostro programma Pangea, offrendo agli astronauti un'esperienza pratica in geologia. Mi ha aiutato moltissimo ad avere una discussione efficace tra l'equipaggio e gli scienziati. "
Il collegamento di controllo bidirezionale tra rover e ISS è stato reso possibile grazie ai satelliti di comunicazione posti in orbita geostazionaria (GSO). Questi collegavano Parmitano all'EAC e all'hangar dove si svolgeva il test, e con una latenza (o ritardo) di soli 0,8 secondi. Grazie all'interfaccia rivoluzionaria, Luca è stato in grado di sentire il robot toccare terra o raccogliere una roccia.
L'hardware e il software METERON utilizzati in questi esperimenti sono stati sviluppati dal Human Robot Interaction Laboratory dell'ESA, con sede a Noordwijk, nei Paesi Bassi. Il supporto è stato fornito dall'Istituto per la robotica e la meccatronica del Centro aerospaziale tedesco (DLR), responsabile dell'integrazione del software di controllo e dell'ottimizzazione del feedback del sistema per tener conto del ritardo.
L'ingegnere robot dell'ESA Thomas Krueger, che dirige l'HRI Lab, spiega:
"Per questo scenario di esplorazione, che comporta un ritardo relativamente breve, siamo stati in grado di combinare i vantaggi relativi di umani e robot: un essere umano per la sua capacità di gestire ambienti e processi decisionali complessi e non strutturati, e un robot abile in grado di far fronte ad ambienti difficili ed eseguire con precisione i comandi dell'operatore.
“Migliorando l'esperienza dell'operatore con feedback forzato e controlli intuitivi, possiamo rendere possibili attività di controllo robot precedentemente impossibili e aprire nuovi metodi di esplorazione dello spazio. Siamo ora entusiasti di analizzare i dati e il feedback di Luca per vedere i dettagli di come si è esibito e scoprire dove possiamo migliorare e preparare i futuri piani di esplorazione. "
Gli esperimenti Analog-1 sono gli ultimi di una serie di campagne di test uomo-robot progressivamente più impegnative che coinvolgono l'ISS. Il primo test di feedback di forza (che ha coinvolto un grado di libertà) ha avuto luogo nel 2015 nell'ambito dell'esperimento Haptics-1. Questo è stato seguito nel 2016 dall'esperimento di due gradi di libertà Kontur-2 del DLR. Tutto ciò è culminato in questi ultimi esperimenti di sei gradi di libertà.
Il prossimo passo avrà luogo l'anno prossimo e coinvolgerà una simulazione all'aperto in un ambiente simile alla Luna (localizzato TBD al momento). Per questa fase di test, il rover raccoglierà ed esaminerà campioni di rocce locali in uno scenario progettato per assomigliare il più possibile a una missione di superficie lunare completa.
Quando esploratori robotici verranno inviati sulla Luna e su Marte nel prossimo futuro, METERON lascerà che gli astronauti li controllino da habitat orbitali - come la Porta Lunare e il Campo Base di Marte - piuttosto che dover inviare segnali dalla Terra. La tecnologia consentirà inoltre di esplorare ambienti inaccessibili o potenzialmente pericolosi che gli astronauti non sono in grado di raggiungere.
Assicurati di guardare anche questo video dell'ultimo test Analog-1, per gentile concessione dell'ESA:
