Умная перчатка поможет астронавтам в исследовании Луны, Марса и не только

Проект NASA Haughton-Mars Project (HMP) и сотрудничающие организации SETI Institute, Mars Institute, NASA Ames Research Center, Collins Aerospace и Ntention объявляют об успешном полевом испытании "умной перчатки астронавта" для будущего исследования человеком Луны, Марса и других объектов. Смарт-перчатка является прототипом для человеко-машинного интерфейса (HuMI), который позволит астронавтам без проводов управлять широким спектром роботизированных систем, в том числе беспилотными летательными аппаратами с помощью простых жестов одной рукой.

НАСА планирует вернуться на Луну к 2024 году с помощью программы Artemis, а затем отправить астронавтов на Марс. Обе миссии, как ожидается, будут включать в себя расширение наземной внетранспортной деятельности (EVAs) как по количеству, так и по сложности по сравнению с Apollo. Будущие планетарные скафандры, как ожидается, улучшатся в подвижности и комфорте с течением времени. Но, как сосуды под давлением, скафандры, вероятно, останутся принципиально громоздкими, ограничивая ловкость и точность, с которой астронавты могут выполнять такие задачи, как сбор образцов и эксплуатация роботов.

"Умный скафандр, оснащенный перчатками, может быть решением", - сказал доктор Паскаль Ли, планетолог из Института SETI и Института Марса, а также директор проекта NASA Haughton-Mars в Исследовательском центре NASA Ames. "С его помощью астронавты могут легко управлять целым рядом роботизированных средств, что делает научные и исследовательские операции на Луне, Марсе и в других местах назначения более эффективными и продуктивными."

Проект НАСА "Haughton-Mars" является ведущим международным объектом по тренировкам для полетов на Луну и Марс. Объект находится в области метеоритного кратера Хафтон и окружающей местности на острове Девон, Нунавут (дальний север Канады). Как одно из самых похожих на марсианский пейзаж мест на Земле, это место часто называют Марсом на Земле. За свою двадцатитрехлетнюю историю HMP НАСА внесла большой вклад в развитие планетарной науки и исследований с помощью полевых исследований на объекте, в частности в испытаниях новых технологий для космоса.

 

Компания NT разработала технологию смарт-перчаток, протестированную в ходе летней полевой кампании HMP-2019 в этом году. Стартап-компания, основанная и управляемая студентами Норвежского университета науки и техники в Тронхейме, Норвегия, наиболее известна разработкой новаторской умной перчатки, способной управлять дронами простыми жестами одной руки.

"Наша философия заключается в создании технологии, которая делает взаимодействие человека и машины интуитивно понятным и бесшовным", - сказала Мойна Медбо Тамулы, главный операционный директор и соучредитель Ntention, а также участник полевой кампании HMP-2019. "Теперь мы рады видеть, что наша технология имеет потенциальные применения в освоении космоса."

Увидев демонстрацию умной перчатки NT для наземных применений, Ли предположил, что ее можно применить к скафандру астронавта и предложил провести полевое исследование концепции "умной перчатки астронавта" в HMP. Команда Ntention принял вызов с Тамули в качестве ведущего дизайнера для прототипа.

"Когда я впервые увидел умную перчатку в действии, я сразу подумал о третьем законе Артура Кларка: "Любая достаточно продвинутая технология неотличима от магии", - вспоминал Ли. Герметичный скафандр относительно жесткий, и движения рук и пальцев встречают значительное сопротивление. В "умной перчатке астронавта" чувствительность движений рук регулируется и может быть установлена на высоком уровне, что означает, что технология может быть адаптирована к жесткому скафандру под давлением".

"Интеллектуальная перчатка Ntention использует микроконтроллер для считывания с различных типов датчиков", - объяснил Сондре Тагестад, инженер по разработке систем в Ntention, также полевой участник HMP-2019. "Датчики фиксируют даже тонкие движения руки и пальцев и по беспроводной сети передают их на мобильное устройство, которое управляет дроном или любым другим роботом. "Тагестад был техническим лидером как в программном, так и в аппаратном обеспечении для прототипа "Astronaut Smart Glove."

Для полевых испытаний HMP-2019 технология интеллектуальных перчаток Ntention была интегрирована в существующий космический скафандр Collins Aerospace concept, используемый в аналоговых исследованиях на HMP. Начиная с 2000 года Collins Aerospace сотрудничает с NASA HMP в разработке передового скафандра для будущих исследований Луны и Марса.

"Астронавтам нужны скафандры, которые позволяют им легко взаимодействовать с окружающей средой, в том числе выполнять сложные и деликатные задачи", - сказал д-р Грег Куинн, ведущий разработчик передовых скафандров в Collins Aerospace. "Костюм следующего поколения будет включать интеллектуальные технологии, которые выведут текущие возможности на новый уровень."

Члены команды оценили технологию "Astronaut Smart Glove" на HMP-2019 через серию полевых испытаний, связанных с управлением беспилотным летательным аппаратом. В то время как дроны на Земле обычно используют роторы для полета, отсутствие существенной атмосферы на Луне означает, что дроны там смогут использовать газовые двигатели. На Марсе, где существует значительная атмосфера, хотя и более тонкая, чем на Земле, дроны могут использовать либо роторы, либо двигатели, в зависимости от высоты участков, где они будут летать.

"Астронавты на Луне или Марсе захотят летать на дронах по разным причинам", - объяснил Ли. "Например, для сбора образца, который находится вне досягаемости или который должен быть изолирован от загрязнения. Или оказать помощь в проведении поисково-спасательной операции. В течение последних нескольких сезонов в HMP мы вместе с NASA изучали, как роботизированные летательные аппараты могут помочь астронавтам в различных научных и исследовательских задачах, включая съемку, картографирование, отбор проб, разведку, сбор и инспектирование."

Полевые испытания на HMP-2019 продемонстрировали, как космонавт в скафандре сможет в одиночку выполнять несколько ключевых научных и исследовательских задач с легкостью, используя интеллектуальную перчатку и интерфейс визуализации дополненной реальности (AR). Другие тесты на HMP-2019 количественно оценили управляемость дрона с использованием интерфейса smart glove.

"Летные и эксплуатационные испытания показывают, что интеллектуальная перчатка и интерфейс человек-машина AR позволят астронавтам легко и точно управлять беспилотными летательными аппаратами и другими роботизированными активами, в том числе в герметичном скафандре", - сказал Брэндон Дотсон, аэрокосмический инженер и летчик-испытатель армии США, который служил основным полевым испытателем на HMP-2019. Дотсон также является получателем первой "стипендии HMP Apollo Fellowship", новой награды, созданной по случаю 50-й годовщины высадки на Луну Apollo 11.

Ожидается, что оценка "умной перчатки астронавта" для исследования Луны и Марса будет продолжена, в частности, с приложениями для управления другими типами роботизированных аппаратов, включая роботизированные манипуляторы, марсоходы и другие системы планетарной науки и разведки. Многообещающие результаты, полученные этим летом, могут ознаменовать новую эру во взаимодействии человека и робота и возможностях освоения космоса.