عندما قامت مركبة الهبوط الذكية اليابانية لاستكشاف القمر (SLIM)، الملقبة بـ “قناص القمر”، وجه مزروع على سطح القمر عام 2024، أخبرت مركبة تجريبية علماء الأرض بما حدث. يتدحرج الروبوت ذو الشكل الكروي بشكل مستقل عبر الغبار القمري – لا يختلف عن الروبوت BB-8 في حرب النجوم – وينقل صورًا لمركبة الهبوط المقلوبة إلى الأرض، مكملاً مهمته بينما يتجمد SLIM ببطء.
والآن ورقة جديدة نُشر يوم الأربعاء (10 يونيو) في مجلة Science Roboticsيصف كيف كان هذا العمل الفذ ممكنًا ويشرح الدور الذي يمكن أن تلعبه هذه المركبات الجوالة في مهام القمر المستقبلية.
وكتب فريق البحث في الورقة التي ترأسها دايتشي هيرانو، العالم في وكالة استكشاف الفضاء اليابانية: “تسلط النتائج الضوء على إمكانات مثل هذه المنصات … كمستكشفين مستقلين، قادرين على الوصول إلى بيئات بعيدة عن متناول مركبة فضائية كبيرة أولية”. صممت روفر.
كانت العربة الجوالة ذات الشكل الكروي، والتي تسمى مركبة الرحلات القمرية بحجم كف اليد 2 (LEV-2)، إحدى الحمولات على متن SLIM، والتي صنعت هبوط قمري ناعم في 19 يناير 2024. هذا الإنجاز جعل اليابان الدولة الخامسة التي تصل إلى القمر، ولكن ظهرت المشاكل عندما لم يتمكن SLIM من توليد الطاقة بألواحه الشمسية.
بينما كان SLIM يعمل بطاقة بطارية احتياطية، قام بنشر LEV-2 – وهو روبوت كروي قابل للتحويل يمكنه تغيير شكله باستخدام عجلتين داخل الكرة، اعتمادًا على التضاريس التي يواجهها – بالإضافة إلى LEV-1، وهي مركبة جوالة “قفز” عبر التضاريس. بعد نشره، عمل LEV-2 لمدة 100 دقيقة تقريبًا وقام بنقل المعلومات عبر LEV-1، قبل أن يفقد الاتصال.
على الرغم من عمره القصير، أثبت LEV-2 أهميته في استكشاف أخطاء المهمة وإصلاحها، حيث أظهر أن مركبة الهبوط SLIM قد سقطت رأسًا على عقب على السطح، كما كتب المؤلفون في ورقتهم البحثية الجديدة.
وأوضح الفريق أن “المركبة التي بحجم كف اليد أنجزت استكشافًا مستقلاً للقمر من خلال التنقل حول مركبة الهبوط SLIM، والتقاط صور لكل من مركبة الهبوط SLIM وبيئتها ونقل صور مختارة من خلال الاتصال اللاسلكي على سطح القمر”.
احصل على الاكتشافات الأكثر روعة في العالم والتي يتم تسليمها مباشرة إلى صندوق الوارد الخاص بك.
رغم الصعاب، تمكن SLIM من الحصول على ما يكفي من الطاقة الشمسية للبقاء على قيد الحياة في ثلاث ليال قمرية شديدة البرودة (تستمر كل ليلة قمرية حوالي أسبوعين، عندما يكون جانب القمر المواجه للأرض مائلًا بعيدًا عن الشمس). تم نقل SLIM إلى وحدات التحكم في فبراير ومارس وأبريل، قبل أن يصمت ويتواجد أعلن وفاته في أواخر أغسطس. وفي الوقت نفسه، حقق LEV-2 هدف مهمته الأساسي وهو الحصول على صور المركبة الفضائية ونقلها، “وبالتالي توفير بيانات تكميلية مهمة لتقييم شامل لنتائج الهبوط على سطح القمر”، كما كتب الفريق.
صورة تظهر LEV-2 على شكل كرة (يسار) وتتوسع لاجتياز القمر بعجلاتها المعدنية (يمين). يوجد نموذج لمركبة الهبوط SLIM في الجانب الأيمن لأعلى في الخلفية.
(حقوق الصورة: د. هيرانو)
وأضاف المؤلفون أن LEV-2 أظهر أيضًا تقنيات ستكون حاسمة بالنسبة للبعثات المستقبلية إلى القمر والمريخ. على سبيل المثال، نجحت تقنية التنقل القابلة للتحويل في دفع المركبة حول السطح، وأظهر الروبوت “أنظمة ملاحة وتحكم مستقلة” أثناء معالجة الصور لاجتياز سطح القمر.
الدروس المستفادة
استخلص الفريق أيضًا بعض “الدروس المستفادة” من المهمة لتحسين تصميم العربة الجوالة القابلة للتحويل للرحلات المستقبلية.
أولاً، سيهدفون إلى تسجيل حالة السيارة بشكل متكرر. أرسل LEV-2 قياسًا عن بعد كل 32 ثانية، مما “حد من المراقبة المباشرة لتغيرات الحالة والإجراءات”.
ثانية،هناك حاجة لتعزيز الاتصالات. انقطاع الاتصالات بينLEV-2 وLEV-1 “قيدا القياس عن بعد المتاح اللازم لإعادة بناء الحالة [spacecraft-shape] وأشار الفريق إلى التحولات أثناء العمليات السطحية.
وأخيرًا، هناك حاجة إلى تحسين برنامج العربة الجوالة. يمكن لوحدات التحكم رؤية LEV-1 وهو يتعافى من أقفال دوران العجلات ومشكلات تتعلق بموقفه، وذلك بسبب أنظمة الكشف عن الأخطاء والاسترداد. لكن البرنامج كان يحتوي على عدد محدود من الحالات والانتقالات المحملة مسبقًا، مما قد يمثل مشكلة في المهام الأطول، خاصة إذا حدث ما هو غير متوقع.
على الرغم من أن السيارة الصغيرة كانت بها بعض القيود، إلا أن المحققين لاحظوا أن LEV-2 حققت أهدافها وأن التكنولوجيا لديها مجال للتحسين.
وقالوا: “على المدى الطويل، قد يتيح هذا النهج مهام استكشاف كوكبية أكثر مرونة وقوة وفعالية من حيث التكلفة”. “توفر الدروس المستفادة من هذه المهمة إرشادات عملية لتصميم وتشغيل أنظمة الروبوتات الفضائية الموزعة من الجيل التالي.”
