Een paar ESA-rovers rolden dag en nacht door een maanachtig gebied van Tenerife tijdens een negendaagse testcampagne, het verzamelen van terabytes aan gegevens voor vervolganalyses.

Een team van ESA's Planetary Robotics Laboratory, met een voertuig genaamd de Heavy Duty Planetary Rover (HDPR), sloten zich aan bij ingenieurs van GMV in Spanje die een tweede ESA-rover en bijbehorende controlesystemen in dienst hadden, het Rover Autonomy Testbed (RAT), als onderdeel van ESA's Lunar Scenario Concept Validation and Demonstration (Lucid)-project.

"Tot nu, planetaire rovers hebben altijd bij plaatselijk daglicht gewerkt, ", legt ESA-robotica-ingenieur Martin Azkarate uit. "Maar voor voorgestelde missies naar de poolgebieden van de maan, lichtomstandigheden zullen moeilijker zijn.

"Hun hoge breedtegraad betekent dat de zon laag aan de horizon blijft, werpt lange schaduwen, en diepe kraters blijven verstrikt in permanente schaduw - mogelijk opslaan van wetenschappelijk interessant waterijs en andere bevroren vluchtige stoffen.

"Je kunt je de stress voorstellen van het besturen van een rover van miljoenen euro's met een joystick in bijna totale duisternis. Met Lucid, we zoeken naar de beste manieren om het maanoppervlak te navigeren in gevarieerde verlichting en terrein, analyseren van verschillende sensoren en softwaretools.

"Dus de RAT-operators hebben stapsgewijs verschillende sensoropties uitgeprobeerd. Ondertussen hebben we de volledige sensorsuite van de sneller bewegende HDPR gebruikt om aanvullende gegevens te verzamelen voor verbeterde vervolganalyse, en voer ook enkele bonustestactiviteiten uit."

De sensoren in kwestie zijn onder meer stereocamera's met bijbehorende nachtlampen, 'time of flight' variërend van camera's, 'laserradar' lidar-sensoren, traagheidsmeeteenheden en wielsensoren.

De tests vonden plaats in het Nationaal Park Teide met het oog op de vulkaan Teide, in een met rotsen bezaaid gebied genaamd Las Minas de San José.

"Het is moeilijk om geschikte locaties als deze te vinden, " voegt Martin toe. "Vergeleken met rotsachtige vulkanische gebieden in de buurt waar de rovers helemaal niet zouden kunnen doorkruisen, deze plek is wendbaar, maar ook maanachtig - met zand en kleine stenen boven de rotsen - en groot genoeg voor ons om meer dan 13 km aan traverses te maken."

Het testen begon bij dag, ervoor zorgen dat de rovers goed liepen en 'ground truth'-gegevens verzamelden met behulp van GPS en een overvliegende drone voor gedetailleerde kaarten, waarmee rover-waarnemingen dan kunnen worden vergeleken. In de tweede helft van de campagne volgden nachtoperaties.

De teams behaalden ook enkele bijkomende doelstellingen, inclusief het verzamelen van datasets die kunnen worden gebruikt voor het naderhand testen van navigatie-algoritmen in het lab. De HDPR werd ook op afstand bestuurd door een controleteam terug op het Europese vasteland.

In aanvulling, op de laatste dag werd de HDPR gebruikt voor autonome navigatietests - kijken of hij zichzelf kon besturen en besturen.

"De maan is dichtbij genoeg voor directe afstandsbediening, zij het met een kleine vertraging, " legt robotica-ingenieur Levin Gerdes uit. "Maar voor Mars, de afstand die ermee gemoeid is, maakt dat onmogelijk. In plaats daarvan worden martian rovers periodiek geüpload met sets van telecommands te volgen.

"Dit is echter een langzaam proces. Een snellere, zelfnavigerende rover wordt gezien als een noodzakelijke technologie voor toekomstige missies, zoals zelfrijdende auto's op aarde. Maar zonder wegen, de rover zal zijn eigen route moeten uitstippelen – eerst door foto’s te maken, deze vervolgens gebruiken om de omgeving in kaart te brengen, gevolgd door het identificeren van obstakels en het plannen van een pad om het toegewezen doel veilig te bereiken.

"We hebben een aantal runs gedaan, waarvan de langste meer dan 100 m was - eindelijk voor de rover om ons te informeren dat de toegewezen bestemming onbereikbaar was, wat waar bleek te zijn. Er waren enkele hellingen die te steil waren om een ​​veilige oversteek te garanderen."

Het GMV-team is van plan om in september terug te keren naar Las Minas de San José voor verdere tests, terwijl het ESA Planetary Robotics Lab hun meer dan drie terabytes aan veldtestgegevens gebruikt voor virtuele rover-runs en verder onderzoek.