Hoofdauteur Joe Louca, werkzaam aan de Bristol School of Engineering Mathematics and Technology, legt uit:"Zie het als een realistisch videospel dat zich afspeelt op de maan:we willen ervoor zorgen dat de virtuele versie van maanstof zich net zo gedraagt ​​als het werkelijke ding, zodat als we het gebruiken om een ​​robot op de maan te besturen, zal het zich gedragen zoals we verwachten. Dit model is nauwkeurig, schaalbaar en lichtgewicht, en kan dus worden gebruikt om komende maanverkenningsmissies te ondersteunen."

Deze studie volgde op eerder werk van het team, waaruit bleek dat deskundige robotoperators hun systemen willen trainen met geleidelijk toenemend risico en realisme. Dat betekent dat je begint met een simulatie en opbouwt naar het gebruik van fysieke mock-ups, voordat je overgaat tot het gebruik van het daadwerkelijke systeem. Een nauwkeurig simulatiemodel is cruciaal voor het trainen en ontwikkelen van het vertrouwen van de operator in het systeem.

Hoewel er al eerder bijzonder nauwkeurige modellen van maanstof zijn ontwikkeld, zijn deze zo gedetailleerd dat ze veel rekentijd vergen, waardoor ze te traag zijn om een ​​robot soepel te besturen. Onderzoekers van het DLR (Duits Lucht- en Ruimtevaartcentrum) hebben deze uitdaging aangepakt door een virtueel model van regoliet te ontwikkelen dat rekening houdt met de dichtheid, plakkerigheid en wrijving ervan, evenals met de verminderde zwaartekracht van de maan. Hun model is van belang voor de ruimtevaartindustrie, omdat het weinig rekenkracht vergt en daarom in realtime kan worden uitgevoerd. Het werkt echter het beste met kleine hoeveelheden maanstof.

De doelstellingen van het team uit Bristol waren om het model eerst uit te breiden zodat het meer regoliet aankan, terwijl het licht genoeg blijft om in realtime te kunnen werken, en het vervolgens experimenteel te verifiëren.

Louca voegde hieraan toe:"Onze primaire focus tijdens dit project lag op het verbeteren van de gebruikerservaring voor operators van deze systemen - hoe konden we hun werk eenvoudiger maken? We begonnen met het originele virtuele regolith-model ontwikkeld door DLR en pasten dit aan om het schaalbaarder te maken. Vervolgens voerden we een reeks experimenten uit – de helft in een gesimuleerde omgeving, de helft in de echte wereld – om te meten of het virtuele maanstof zich hetzelfde gedroeg als zijn tegenhanger in de echte wereld."

Omdat dit model van regoliet veelbelovend is omdat het nauwkeurig, schaalbaar en licht genoeg is om in realtime te worden gebruikt, zal het team vervolgens onderzoeken of het kan worden gebruikt bij het besturen van robots om regoliet te verzamelen.

Ze zijn ook van plan te onderzoeken of een soortgelijk systeem kan worden ontwikkeld om de bodem van Mars te simuleren, wat van nut zou kunnen zijn voor toekomstige verkenningsmissies, of om wetenschappers op te leiden in het omgaan met materiaal van de langverwachte Mars Sample Return-missie.

Meer informatie: Joe Louca et al, Verificatie van een virtuele maanregoliet-simulant, Frontiers in Space Technologies (2024). DOI:10.3389/frspt.2024.1303964

Aangeboden door Universiteit van Bristol