Sebagai bagian dari demonstrasi teknologi CADRE NASA, tiga penjelajah kecil yang akan menjelajahi Bulan bersama-sama memamerkan kemampuan mereka untuk mengemudi secara mandiri – tanpa perintah eksplisit dari para insinyur – selama pengujian di ruang bersih di Laboratorium Propulsi Jet milik badan tersebut pada bulan Desember 2023. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Konstruksi dan pengujian rover CADRE telah selesai, yang akan memetakan permukaan bulan bersama-sama sebagai demo teknologi untuk menunjukkan potensi misi multirobot.
Trio penjelajah kecil yang akan menjelajahi Bulan secara sinkron satu sama lain sedang menuju peluncuran. Insinyur di NASALaboratorium Propulsi Jet (Jet Propulsion Laboratory) di Kalifornia Selatan baru-baru ini menyelesaikan perakitan robot-robot tersebut, kemudian melakukan serangkaian pengujian yang berat untuk memastikan robot-robot tersebut dapat bertahan dalam perjalanan roket ke luar angkasa dan perjalanan mereka di lingkungan bulan yang tak kenal ampun.
Sebagai bagian dari demonstrasi teknologi yang disebut CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration), setiap penjelajah bertenaga surya berukuran sebesar koper jinjing. Penjelajah dan perangkat keras terkait akan dipasang pada pendarat menuju wilayah Reiner Gamma di Bulan. Mereka akan menghabiskan siang hari di bulan – setara dengan 14 hari di Bumi – melakukan eksperimen dengan melakukan eksplorasi, pemetaan, dan penggunaan radar penembus tanah secara mandiri yang akan mengintip ke bawah permukaan Bulan.
Anggota tim perakitan, pengujian, peluncuran, dan operasi CADRE berpose dengan perangkat keras lengkap di ruang bersih di JPL pada akhir Januari. Di belakang ketiga penjelajah tersebut terdapat rakitan kamera kesadaran situasional, salah satu penyebar yang akan menurunkan penjelajah ke permukaan bulan, dan stasiun pangkalan. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Tujuannya adalah untuk menunjukkan bahwa sekelompok robot pesawat ruang angkasa dapat bekerja sama untuk menyelesaikan tugas dan mencatat data sebagai sebuah tim tanpa perintah eksplisit dari pengontrol misi di Bumi. Jika proyek ini berhasil, misi masa depan dapat mencakup tim robot yang menyebar untuk melakukan pengukuran ilmiah secara simultan dan terdistribusi, yang berpotensi mendukung astronot.
Para insinyur telah menghabiskan waktu berjam-jam untuk melakukan uji coba penjelajah dan mengatasi bug untuk menyelesaikan perangkat keras, menyelesaikan pengujian, dan mempersiapkannya untuk integrasi dengan pendarat.
Salah satu penjelajah CADRE NASA yang terjepit di meja pengocok diguncang dengan kuat selama pengujian pada November 2023. Uji getaran ini dirancang untuk menunjukkan bahwa penjelajah tersebut dapat menahan guncangan roket dalam perjalanannya ke Bulan dengan menggunakan pendarat di bulan. Kredit: NASA/JPL-Caltech
“Kami sangat bersemangat dalam menyiapkan demo teknologi ini untuk petualangan di bulan,” kata Subha Comandur, manajer proyek CADRE di JPL. “Sudah berbulan-bulan melakukan pengujian hampir sepanjang waktu dan terkadang melakukan pengujian ulang, namun kerja keras tim membuahkan hasil. Sekarang kita tahu bahwa penjelajah ini siap untuk menunjukkan apa yang dapat dicapai oleh tim robot luar angkasa kecil bersama-sama.”
Kocok dan Panggang
Meskipun daftar pengujiannya sangat banyak, pengujian yang paling brutal melibatkan kondisi lingkungan ekstrem untuk memastikan penjelajah dapat bertahan menghadapi kerasnya jalan di depan. Hal ini termasuk terkunci dalam ruang vakum termal yang menyimulasikan kondisi ruang tanpa udara serta suhu panas dan dingin yang ekstrem. Perangkat keras tersebut juga dijepit pada “meja pengocok” khusus yang bergetar hebat untuk memastikan perangkat tersebut mampu bertahan dalam perjalanan keluar dari atmosfer bumi.
Penjelajah CADRE dipersiapkan untuk pengujian interferensi dan kompatibilitas elektromagnetik di ruang khusus di JPL pada November 2023. Pengujian tersebut menegaskan bahwa pengoperasian subsistem elektronik tidak mengganggu satu sama lain atau dengan yang ada di pendarat. Kredit: NASA/JPL-Caltech
“Inilah yang kami serahkan kepada penjelajah kami: ‘diguncang’ untuk menyimulasikan peluncuran roket itu sendiri dan ‘memanggang’ untuk menyimulasikan suhu ekstrem di luar angkasa. Sangat menegangkan untuk menyaksikannya secara langsung,” kata Guy Zohar dari JPL, manajer sistem penerbangan proyek tersebut. “Kami menggunakan banyak komponen komersial yang dipilih dengan cermat dalam proyek kami. Kami mengharapkannya berhasil, namun kami selalu sedikit khawatir saat melakukan pengujian. Untungnya, setiap tes pada akhirnya berhasil.”
Para insinyur juga melakukan pengujian lingkungan pada tiga elemen perangkat keras yang dipasang pada pendarat: stasiun pangkalan yang akan berkomunikasi dengan penjelajah melalui radio jaringan mesh, kamera yang akan memberikan gambaran aktivitas penjelajah, dan sistem penyebaran (lihat video di bawah) yang akan menurunkan penjelajah ke permukaan bulan melalui tambatan serat yang diumpankan secara perlahan dari kumparan bermotor.
Para insinyur menguji sistem yang akan menurunkan tiga penjelajah kecil ke permukaan bulan ketika demonstrasi teknologi CADRE (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration) NASA tiba di Bulan dengan menggunakan pendarat bulan. Pengujian dilakukan di ruangan bersih di Laboratorium Propulsi Jet NASA di California Selatan pada bulan Desember 2023. Tiga sistem penyebaran akan dipasang pada pendarat – satu untuk setiap penjelajah. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Menguji Kode Juga
Sementara itu, para insinyur yang mengerjakan perangkat lunak otonomi kooperatif CADRE telah menghabiskan waktu berhari-hari di Mars Yard yang berbatu dan berpasir di JPL dengan penjelajah versi skala penuh yang disebut model pengembangan. Dengan perangkat lunak penerbangan dan kemampuan otonomi, para penjelajah uji ini menunjukkan bahwa mereka dapat mencapai tujuan utama proyek tersebut. Mereka berkendara bersama dalam formasi. Menghadapi kendala yang tidak terduga, mereka menyesuaikan rencana mereka sebagai kelompok dengan berbagi peta terbaru dan merencanakan ulang jalur yang terkoordinasi. Dan ketika daya baterai salah satu penjelajah hampir habis, seluruh tim berhenti sejenak sehingga mereka dapat melanjutkan bersama.
Dua model penjelajah skala penuh diuji di Mars Yard JPL pada Agustus 2023 sebagai bagian dari demo teknologi CADRE NASA. Pengujian ini memastikan bahwa perangkat keras dan perangkat lunak proyek dapat bekerja sama untuk mencapai tujuan utama. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Proyek ini melakukan beberapa perjalanan pada malam hari di bawah lampu sorot besar sehingga penjelajah dapat merasakan bayangan dan pencahayaan ekstrim yang mendekati apa yang akan mereka temui pada siang hari di bulan.
Setelah itu, tim melakukan uji berkendara serupa dengan model penerbangan (penjelajah yang akan berangkat ke Bulan) di ruang bersih JPL. Ketika lantai bersih di sana terbukti agak licin – teksturnya berbeda dari permukaan bulan – robot keluar dari formasi. Namun mereka berhenti, menyesuaikan diri, dan melanjutkan jalur yang direncanakan.
“Menghadapi tantangan – itu penting untuk otonomi. Kuncinya adalah robot merespons hal-hal yang tidak sesuai rencana, kemudian merencanakan ulang dan tetap berhasil,” kata Jean-Pierre de la Croix dari JPL, penyelidik utama dan pemimpin otonomi CADRE. “Kita akan pergi ke lingkungan unik di Bulan, dan tentu saja akan ada beberapa hal yang tidak diketahui. Kami telah melakukan yang terbaik untuk mempersiapkannya dengan menguji perangkat lunak dan perangkat keras secara bersamaan dalam berbagai situasi.”
Selanjutnya, perangkat keras tersebut akan dikirim ke Mesin Intuitif untuk dipasang pada pendarat Nova-C yang akan diluncurkan di atas a Luar AngkasaX Roket Falcon 9 dari Kennedy Space Center NASA di Florida.
