Kad višemilijunsko svemirsko vozilo zapne negdje na udaljenom svemirskom tijelu u mekom pijesku, kao što se to dogodilo NASA-inom roveru Spirit na Marsu 2009. godine, inženjeri na Zemlji moraju se ponašati poput "vučne službe" te rješavati probleme s velike udaljenosti. Obično je riječ o delikatnom i dugotrajnom procesu, kroz koji se nizom naredbi rover pokušava izvući iz situacije u kojoj je zapeo.

Ključ je u gravitaciji

U slučaju Spirita, koji je ostao trajno zaglavljen, to nije bilo uspješno, kod nekih drugih jest, ali je u svakom slučaju bitno pronaći uzroke kako bi se buduće slične svemirske krize mogle izbjeći. Inženjeri strojarstva sa Sveučilišta Wisconsin-Madison pomoću računalnih su simulacija nedavno otkrili fundamentalnu pogrešku u načinu na koji se roveri testiraju, a koja dovodi do pretjerano optimističnih zaključaka o njihovim sposobnostima na izvanzemaljskim terenima. Njihove bi spoznaje mogle pomoći u boljem dizajnu budućih svemirskih vozila i spriječiti slučajeve zaglavljivanja u neistraženom tlu.

Precizno razumijevanje ponašanja rovera u uvjetima niske gravitacije ključno je za uspjeh misija i sprječavanje zaglavljivanja u mekom tlu. Budući da je gravitacija na Mjesecu šest puta slabija nego na Zemlji, istraživači su desetljećima taj problem rješavali testiranjem prototipova koji imaju šestinu mase stvarnog rovera. Promatrajući kretanje tih laganih modela u pustinjskim uvjetima na Zemlji, donosili su zaključke o performansama na Mjesecu. Međutim, pokazalo se da je ovaj standardni pristup zanemarivao naizgled nevažan detalj: utjecaj Zemljine gravitacije na sam pustinjski pijesak.

Propusti u testiranju

Tim predvođen Danom Negrutom, profesorom strojarstva na UW-Madison, kroz simulacije je utvrdio da Zemljina gravitacija znatno jače djeluje na pijesak negoli gravitacija na Marsu ili Mjesecu. Na Zemlji je pijesak zbog toga čvršći i pruža bolju potporu, smanjujući vjerojatnost da će se rasuti pod kotačima vozila. S druge strane, površina Mjeseca je "rahlija" i lakše se pomiče, što znači da će roveri tamo iskusiti slabije prianjanje i otežanu pokretljivost. "Ideja je jednostavna: moramo uzeti u obzir ne samo gravitacijsku silu koja djeluje na rover, već i utjecaj gravitacije na pijesak", izjavio je Negrut. Nalazi njegovog tima nedavno su detaljno opisani u časopisu Journal of Field Robotics.

Do ovog otkrića došlo je tijekom rada na projektu koji je financirala NASA, a čiji je cilj bio simulirati (sada otkazani) rover VIPER, planiran za misiju na Mjesecu. Tim je koristio softver za fizikalne simulacije otvorenog koda, Project Chrono, razvijen na njihovom sveučilištu, koji omogućava brzo i precizno modeliranje složenih mehaničkih sustava, poput rovera u punoj veličini koji se kreću po mekanim, pjeskovitim površinama. Upravo su tijekom simulacije VIPER-a uočili odstupanja između rezultata zemaljskih testova i simulacija mobilnosti na Mjesecu, što ih je navelo na otkriće propusta u dosadašnjim testiranjima.

Softver Project Chrono besplatan je i javno dostupan, a tim s UW-Madison ulaže značajan trud u njegov kontinuirani razvoj, održavanje i korisničku podršku. "Postoje određene primjene relevantne za NASA-u gdje naš simulator može riješiti probleme koje nijedan drugi alat ne može", dodaje Negrut. Budući da je softver otvorenog koda, tim je usredotočen na stalne inovacije kako bi ostao konkurentan.