NASA的自主巡视器CADRE准备在月球地形上展开行动
CADRE 漫游车的建造和测试工作已经完成，它们将一起绘制月球表面地图，作为展示多机器人任务前景的技术演示。三辆将同步探索月球的小型漫游车即将发射升空。美国国家航空航天局（NASA）位于南加州的喷气推进实验室的工程师们最近完成了这些机器人的组装工作，然后对它们进行了一系列严酷的测试，以确保它们在火箭进入太空的颠簸过程中以及在严酷的月球环境中能够生存下来。
2023 年 12 月，作为美国国家航空航天局（NASA）的 CADRE 技术演示的一部分，三辆将共同探索月球的小型漫游车在该局喷气推进实验室的无尘室进行测试时，展示了它们作为一个团队自主驾驶的能力--无需工程师的明确指令。图片来源：NASA/JPL-Caltech
每辆太阳能漫游车只有一个手提箱大小，是名为 CADRE（合作自主分布式机器人探索）的技术演示的一部分。这些漫游车和相关硬件将安装在前往月球雷纳伽马区的着陆器上。它们将利用月球日的白天时间--相当于地球上的14天--通过自主探索、测绘和使用探入月球表面下的探地雷达进行实验。
1 月下旬，CADRE 组装、测试、发射和运行团队成员在 JPL 的无尘室内与完成的硬件合影。三个漫游车后面是态势感知相机组件、将漫游车降至月球表面的部署器之一以及基站。图片来源：NASA/JPL-Caltech
其目的是证明，一组机器人航天器可以在没有地球上任务控制人员明确指令的情况下，作为一个团队共同完成任务并记录数据。如果该项目取得成功，未来的任务就可能包括机器人团队分散开来，同时进行分布式科学测量，从而为宇航员提供支持。
工程师们花了很长时间试驾漫游车并排除故障，以完成硬件，使其通过测试，并为与着陆器集成做好准备。
2023 年 11 月的一次测试中，美国宇航局的 CADRE 漫游车之一被夹在振动台上剧烈摇晃。这项振动测试的目的是为了证明漫游车在搭载月球着陆器前往月球的旅途中能够承受火箭带来的颠簸。
JPL的CADRE项目经理苏巴-科曼杜尔（Subha Comandur）说："我们一直在全力以赴，让这个技术演示为月球探险做好准备。几个月来，我们几乎不分昼夜地进行测试，有时还要重新测试，但团队的辛勤工作终于得到了回报。现在我们知道，这些漫游车已经准备好向世人展示一个由小型太空机器人组成的团队所能完成的任务。"
摇一摇和烤一烤
虽然测试项目繁多，但最残酷的测试涉及极端的环境条件，以确保漫游车能够经受住前方道路的严峻考验。这包括被锁在一个热真空室中，模拟太空中的无空气条件和极端的冷热温度。这些硬件还被夹在一个特殊的"振动台"上，该振动台会剧烈振动，以确保它们能够承受离开地球大气层的旅程。
2023 年 11 月，CADRE 漫游车准备在 JPL 的一个特殊舱内进行电磁干扰和兼容性测试。这种测试确认电子子系统的运行不会相互干扰，也不会干扰着陆器上的电子子系统。图片来源：NASA/JPL-Caltech
"这就是我们让漫游车经受的考验：'震动'模拟火箭发射本身，'烘烤'模拟太空的极端温度。亲眼目睹这一切非常令人紧张，"JPL的飞行系统经理盖伊-佐哈尔（Guy Zohar）说。"我们在项目中使用了许多精挑细选的商用部件。我们希望它们能正常工作，但在进行测试时，我们总是有点担心。令人高兴的是，每次测试最终都取得了成功"。
工程师们还对安装在着陆器上的三个硬件元件进行了环境测试：漫游车将通过网状网络无线电与之通信的基站、提供漫游车活动视角的摄像头，以及通过电动卷轴缓慢送出的纤维系链将漫游车降至月球表面的展开器系统（见下面的视频）。
当美国国家航空航天局（NASA）的CADRE（合作自主分布式机器人探索）技术演示搭载月球着陆器抵达月球时，工程师们测试了将三个小型漫游车降至月球表面的系统。测试于2023年12月在位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的无尘室中进行。着陆器上将安装三个部署系统--每个漫游车一个。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院
测试代码
与此同时，研究 CADRE 合作自主软件的工程师们在 JPL 多岩石、多沙的火星院子里与被称为开发模型的全尺寸漫游车一起度过了许多天。这些测试漫游车搭载了飞行软件和自主能力，表明它们能够实现项目的关键目标。它们一起编队行驶。面对意想不到的障碍，它们通过共享最新地图和重新规划协调路径，作为一个整体调整计划。当一辆漫游车的电池电量不足时，整个团队会暂停，以便稍后可以一起继续行驶。
2023 年 8 月，作为 NASA CADRE 技术演示的一部分，两个全尺寸开发模型漫游车在 JPL 的火星场进行了测试。这些测试证实了该项目的硬件和软件可以协同工作，实现关键目标。图片来源：NASA/JPL-Caltech
该项目在大型泛光灯下进行了几次夜间驾驶，这样漫游车就能体验到与月球白天近似的极端阴影和照明。
之后，研究小组又在 JPL 的一间无尘室里用飞行模型（即将登月的月球车）进行了类似的驱动测试。一尘不染的地板有点湿滑--与月球表面的质地不同--机器人便失去了队形。但它们还是停了下来，调整了一下，继续按计划路径前进。
"应对曲线球--这对自主性非常重要。关键是机器人要对偏离计划的事情做出反应，然后重新规划，并仍然取得成功，"JPL的让-皮埃尔-德拉克鲁瓦（Jean-Pierre de la Croix）说，他是CADRE的首席研究员和自主性负责人。"我们将前往月球上一个独特的环境，当然会有一些未知因素。我们已经通过在各种情况下一起测试软件和硬件，尽最大努力做好准备。"
接下来，这些硬件将运往直觉机器公司，安装在 Nova-C 着陆器上，该着陆器将搭载SpaceX猎鹰 9 号火箭从佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心发射升空。
编译自:ScitechDaily
