Ошибка в физике: почему лунные роверы застревали в пыли
След Базза Олдрина на Луне, оставленный во время миссии «Аполлон-11» в июле 1969 года. Фото: NASA
Когда марсоход «Спирит» застрял в мягком грунте в 2009 году, инженеры на Земле потратили месяцы, пытаясь его освободить. Теперь исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон обнаружили фундаментальную ошибку в тестировании роверов, которая десятилетиями вводила NASA в заблуждение.
Традиционно для моделирования лунных условий инженеры создавали прототипы роверов массой в 6 раз меньше оригинала, учитывая разницу в гравитации (на Луне она слабее земной в 6 раз). Однако они упустили ключевую деталь: гравитация влияет не только на сам ровер, но и на поведение грунта.
«В ретроспективе идея проста: нужно учитывать не только гравитационное воздействие на ровер, но и его влияние на песок, чтобы точнее предсказать поведение аппарата на Луне», — объясняет профессор Дэн Негрут.
Компьютерное моделирование показало, что лунный реголит (грунт) ведёт себя иначе, чем земной песок. На Земле песок более жёсткий и устойчивый, тогда как на Луне он «пушистый» и легко смещается под колёсами, снижая сцепление и увеличивая риск застревания.
Открытие было сделано при тестировании симулятора VIPER — нового лунного ровера NASA. Исследователи использовали открытый движок Project Chrono, разработанный в UW-Mэдисон, который позволяет точно моделировать сложные механические системы.
Помимо космических миссий, этот симулятор применяется в самых разных областях — от проектирования армейской техники до создания точных механических часов. Программа остаётся бесплатной и открытой для всех желающих.
«Для академической среды необычно создавать программный продукт такого уровня», — отмечает Негрут. — «Наш симулятор решает задачи, с которыми не справляются даже инструменты крупных tech-компаний».
Исследование опубликовано в Journal of Field Robotics при поддержке NASA, Национального научного фонда и Армейского исследовательского управления США.
0 комментариев