ทีมวิจัยจากเยอรมนีพัฒนาระบบนำทางสำหรับหุ่นยนต์อิสระบนดาวอังคาร โดยไม่ต้องพึ่งพาการระบุตำแหน่งจากดาวเทียม

นักวิจัยจากเยอรมนีกำลังพัฒนาระบบนำทางที่มุ่งหวังจะช่วยหุ่นยนต์อิสระในการสำรวจดาวอังคาร โดยไม่ต้องพึ่งพาการระบุตำแหน่งจากดาวเทียม เทคโนโลยีนี้จะรวมเซ็นเซอร์จากดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์เข้ากับเครือข่ายสัญญาณวิทยุ เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถระบุตำแหน่งและทิศทางของตนเองในภูมิประเทศที่ยากลำบากของดาวอังคารได้ งานนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยใหม่ที่ชื่อว่า VaMEx-ARES ซึ่งมีระยะเวลา 3 ปี และเกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยวิลซ์บวร์ก ศูนย์การบินอวกาศเยอรมัน (DLR) ได้มอบเงินสนับสนุนประมาณ 1.54 ล้านดอลลาร์สหรัฐให้กับทีมวิจัยสองทีมของมหาวิทยาลัยนี้เพื่อสนับสนุนงานที่เริ่มขึ้นในเดือนตุลาคม 2026

โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ VaMEx ที่มีขนาดใหญ่กว่า ซึ่งมุ่งหวังที่จะสำรวจ Valles Marineris ซึ่งเป็นระบบหุบเขาขนาดใหญ่ที่มีความยาวประมาณ 1,864 ไมล์บนดาวอังคาร หุ่นยนต์ที่เสนอจะรวมถึงหุ่นยนต์ที่บินได้ เดินได้ และมีล้อ ซึ่งจะทำงานร่วมกันในการสำรวจพื้นที่ รวมถึงถ้ำใต้ดินที่อาจมีอยู่

ความท้าทายในการนำทางบนดาวอังคาร

การนำทางบนดาวอังคารไม่สามารถพึ่งพา GPS ได้ เนื่องจากแตกต่างจากโลก ดาวอังคารไม่มีเครือข่ายดาวเทียมนำทางที่หุ่นยนต์สามารถใช้ในการระบุตำแหน่ง ซึ่งทำให้การสำรวจอิสระกลายเป็นเรื่องที่ท้าทายโดยเฉพาะเมื่อหุ่นยนต์ต้องทำงานในภูมิประเทศที่ไม่เรียบและต้องประสานงานกัน มหาวิทยาลัยวิลซ์บวร์กมีศาสตราจารย์ด้านการสื่อสารดาวเทียมและระบบเรดาร์ Guido Dietl ที่กำลังนำการวิจัยระบบนำทางเพื่อแก้ไขปัญหานี้ ทีมของเขาวางแผนที่จะรวมข้อมูลการวัดจากเซ็นเซอร์ดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์เข้ากับข้อมูลตำแหน่งที่เก็บรวบรวมผ่านเครือข่ายสัญญาณวิทยุ

ระบบนี้จะใช้เทคโนโลยี Ultra-Wideband (UWB) เพื่อวัดระยะทางและมุมระหว่างหุ่นยนต์กับสัญญาณวิทยุ โดยการรวมผลการวัดเหล่านี้ หุ่นยนต์ควรสามารถคำนวณตำแหน่งและทิศทางการเคลื่อนที่ของตนเองได้อย่างอิสระ นักวิจัยตั้งใจที่จะรวมฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์นำทางเข้ากับหุ่นยนต์ในระยะเวลา และจะทำการทดสอบระบบผ่านการทดสอบในสนามที่มีลักษณะคล้ายดาวอังคารในอนาคต

การพัฒนาระบบกล้อง SkyCAM

อีกหนึ่งจุดเน้นในการวิจัยคือการพัฒนาระบบกล้อง SkyCAM ซึ่งสร้างขึ้นโดยทีมงานของศาสตราจารย์ Hakan Kayal แห่งมหาวิทยาลัยวิลซ์บวร์ก ระบบนี้มีเป้าหมายในการตรวจจับปรากฏการณ์ชั่วคราวในท้องฟ้าโดยอัตโนมัติ รวมถึงฟ้าผ่า การก่อตัวของเมฆ และดาวตก นักวิจัยกำลังปรับแต่งระบบนี้เพื่อรวมเข้ากับยานสำรวจดาวอังคาร Janus ทีมงานยังวางแผนที่จะทดสอบ SkyCAM ในภารกิจที่คล้ายกับ AMADEE-27 ซึ่งจะจัดขึ้นระหว่างวันที่ 5 ถึง 18 เมษายน 2027 ในออสเตรีย ซึ่งจะจำลองสภาพบนดาวอังคารเพื่อช่วยนักวิจัยในการประเมินอุปกรณ์ในการสำรวจอวกาศในอนาคต

นักวิจัยหวังว่าจะสามารถติดตั้งสถานี SkyCAM สองถึงสามแห่งในระหว่างการทดสอบ โดยการบันทึกวัตถุที่เคลื่อนที่เดียวกันจากตำแหน่งที่แตกต่างกันและซิงโครไนซ์ข้อมูล กล้องเหล่านี้จะช่วยในการประมาณระยะทาง ความเร็ว และเส้นทางการบินของวัตถุ ข้อมูลเหล่านี้ยังสามารถสนับสนุนการนำทางของหุ่นยนต์อิสระ ทำให้หุ่นยนต์ต่างๆ สามารถแชร์ผลการสังเกตและประสานการเคลื่อนไหวของพวกเขาได้

VaMEx ได้ดำเนินการตั้งแต่ปี 2012 และเข้าสู่ระยะพัฒนาที่สี่ งานล่าสุดนี้อิงจากการวิจัยก่อนหน้านี้ ทีมงานกำลังพัฒนาฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และสถาปัตยกรรมระบบที่จำเป็นในการประสานงานหุ่นยนต์ประเภทต่างๆ เครือข่าย VaMEx-ARES ที่กว้างขึ้นรวมถึงนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเบรเมน ศูนย์วิจัยปัญญาประดิษฐ์ของเยอรมนี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีบรันสวิก มหาวิทยาลัยเออร์ลังเกน-นูเรมเบิร์ก และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีอาเคน เทคโนโลยีเหล่านี้ยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานบนดาวอังคาร นักวิจัยจะรวมระบบนำทางและเซ็นเซอร์เข้ากับหุ่นยนต์อิสระก่อน และทำการทดสอบผ่านภารกิจและการทดสอบในสนามที่คล้ายกัน

หากประสบความสำเร็จ งานนี้จะช่วยในการสำรวจภารกิจในอนาคตในพื้นที่ที่ยากต่อการเข้าถึงด้วยเครื่องมือแบบดั้งเดิม รวมถึงหุบเขาลึกและสภาพแวดล้อมใต้ดิน

ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากระบบนำทางที่ไม่ต้องพึ่งดาวเทียม

หนึ่งในความท้าทายหลักในการสำรวจดาวอังคารคือการขาดดาวเทียมนำทาง ซึ่งทำให้การระบุตำแหน่งของหุ่นยนต์อิสระเป็นเรื่องยาก ทีมวิจัยจากเยอรมนีได้พัฒนาระบบนำทางเพื่อแก้ไขปัญหานี้ โดยการรวมเทคโนโลยีเซ็นเซอร์หลายประเภทเพื่อเพิ่มความสามารถในการทำงานอิสระของหุ่นยนต์ในภูมิประเทศที่ยากลำบากของดาวอังคาร นี่ไม่เพียงแต่จะเพิ่มความสามารถในการสำรวจของหุ่นยนต์ แต่ยังอาจสร้างพื้นฐานทางเทคโนโลยีใหม่สำหรับภารกิจในอนาคตบนดาวอังคาร โดยเฉพาะในการสำรวจพื้นที่ที่ยากต่อการเข้าถึง การพัฒนาระบบ SkyCAM ยังช่วยเสริมความสามารถในการทำงานร่วมกันของหุ่นยนต์อิสระ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการรวมเทคโนโลยีหลายประเภท