Согласно результатам, представленным на совместном заседании Европланетного научного конгресса и Отдела планетарных наук (EPSC-DPS) 2025, рой сферических роверов, гонимых ветром подобно перекати-полю, может обеспечить крупномасштабное и недорогое исследование поверхности Марса.
Недавние эксперименты
Недавние эксперименты в современном аэродинамическом канале и полевые испытания в карьере демонстрируют, что роверы могут приводиться в движение и перемещаться по различным ландшафтам в условиях, аналогичных условиям на Марсе.
Роверы-перекати-поле — это лёгкие сферические роботы диаметром 5 метров, предназначенные для использования энергии марсианских ветров для передвижения. Рои таких роверов могут распространяться по красной планете, автономно собирая данные об окружающей среде и предоставляя беспрецедентный одновременный обзор атмосферных и поверхностных процессов из разных точек Марса.
На заключительном этапе роверы превращаются в стационарные измерительные станции, разбросанные по поверхности Марса, обеспечивая долгосрочные научные измерения и потенциальную инфраструктуру для будущих миссий.
«Последние эксперименты в аэродинамическом канале и на местности стали поворотным моментом в разработке ровера-перекати-поля», — сказал Джеймс Кингснорт, руководитель отдела науки в команде Tumbleweed, представивший результаты на EPSC-DPS 2025 в Хельсинки. «Теперь у нас есть экспериментальное подтверждение того, что роверы-перекати-поле действительно могут работать и собирать научные данные на Марсе».
Экспериментальная кампания в июле 2025 года
В июле 2025 года команда Tumbleweed провела недельную экспериментальную кампанию при поддержке Europlanet в Центре планетарной среды Орхусского университета. Используя масштабированные прототипы диаметром 30, 40 и 50 сантиметров, команда провела статические и динамические испытания в аэродинамическом канале с различными скоростями ветра и наземными поверхностями при низком атмосферном давлении в 17 миллибар.
Результаты показали, что скорости ветра в 9–10 метров в секунду было достаточно, чтобы привести ровера в движение по различным марсианоподобным ландшафтам, включая гладкие и неровные поверхности, песок, гальку и валуны.
Бортовые приборы
Бортовые приборы успешно записывали данные во время движения, и поведение ровера соответствовало моделированию гидродинамики, подтверждая симуляции. Масштабированные прототипы смогли подняться по склону на 11,5 градуса в камере — что эквивалентно примерно 30 градусам на Марсе — демонстрируя, что ровер может преодолевать даже неблагоприятные склоны.
«Эксперименты с прототипами в аэродинамическом канале Орхуса позволили нам лучше понять, как роверы-перекати-поле будут работать на Марсе», — сказал Марио Жоао Карвалью де Пинто Балсемао, научный сотрудник миссии команды Tumbleweed, руководивший экспериментальной кампанией. «Результаты консервативны, поскольку веса масштабированных прототипов, использованных в экспериментах, преувеличены по сравнению с реальными, так что пороговые скорости ветра для приведения роверов в движение могут быть ещё меньше».
Понимание ветров на Марсе
Приповерхностные ветры на Марсе в настоящее время изучены недостаточно из-за относительно редкой сети сбора данных. Хотя данные с ровверов и посадочных модулей на поверхности показывают, что средние скорости ветра обычно составляют однозначные числа, вибрации, вызванные ветром, зарегистрированные миссией NASA Insight за более чем два марсианских года, а также измерения, собранные во время полётов вертолёта Ingenuity, показывают, что более высокие скорости ветра могут часто возникать вблизи поверхности.
«Данные с Insight показывают, что в северном полушарии Марса летом дневные скорости ветра характеризуются широким распределением и смещены в сторону более высоких скоростей ветра около 10 метров в секунду, а ночи более спокойные, но иногда могут достигать более 10 метров в секунду», — сказал Балсемао.
«Результаты из Орхуса подтверждают наше моделирование, которое показывает, что средний ровер-перекати-поле — следуя суточным сдвигам и циклам дня и ночи ветра — может преодолеть около 422 километров за 100 марсианских дней со средней общей скоростью около 0,36 километра в час. В благоприятных условиях максимальная дальность может достигать 2800 километров».
Полевые испытания в Нидерландах
Ещё в апреле прототип ровера диаметром 2,7 метра, Tumbleweed Science Testbed, был задействован в полевых испытаниях в неактивном карьере в Маастрихте в Нидерландах. Модульный отсек полезной нагрузки ровера нёс набор готовых датчиков, включая камеру, магнитометр, инерциальный измерительный блок и GPS. Эти эксперименты подтвердили, что платформа может успешно собирать и обрабатывать данные об окружающей среде в режиме реального времени, перемещаясь по естественному ландшафту.
Организация, стоящая за роверами, — команда Tumbleweed — представляет собой междисциплинарную группу молодых учёных-предпринимателей. Иметь основные филиалы в Вене в Австрии и Делфте в Нидерландах, команда Tumbleweed объединяет людей из более чем 20 стран.
Следующие шаги
Следующие шаги для команды будут включать интеграцию более совершенных приборов в полезную нагрузку Tumbleweed Science Testbed, включая датчики радиации, почвенные зонды и датчики пыли, уточнение моделей динамики ровера и повышение уровня технологической готовности (TRL) платформы. Дальнейшая полевая кампания пройдёт в пустыне Атакама, Чили, в ноябре, во время которой по меньшей мере два ровера Science Testbed будут оснащены приборами, предоставленными исследователями из внешних партнёрских организаций, и протестируют стратегии координации роя в марсианоподобных условиях.
Предоставлено Europlanet