Megurté社论部
在月球和火星下，有熔岩洞（mulet管）受到保护，免受辐射和极端温度的变化。
自主机器人被用作调查这些空间的一种安全有效的方法，这些方式引起了人们的关注，因为未来的载人基地和潜在的生活探索位置。
在本文中，使用西班牙兰萨罗特（Lanzarote）进行的三种不同机器人的演示实验基于这一点，我们将解释其技术结果和挑战，以及其未来太空探索和工业应用的潜力。
内容
在探索月球和火星期间引起人们注意的“熔岩洞”是什么？
熔岩洞（Mulet管）是当地球表面凝固并在流出的熔岩上时形成的长腔。它可以在地球上在高火山活动（例如夏威夷和冰岛）的地区看到，其特征是其独特的地形和稳定的内部环境。
近年来，卫星观测证实，月球和火星上存在类似的结构，使其成为太空探索的重要目标。
该洞穴可以用作保护地表上恶劣环境的“自然庇护所”。除了防止辐射，极端的温度变化，微量历史，还可能存在微生物和其他生物的生命痕迹。
由于这些特征，随着未来的载人基地和生活探索的潜在地点，世界各地的太空机构引起了人们的关注。
穆莱特管形成机理
当熔岩从表面冷却并变硬的火山冷却时，形成ule ul管，熔岩下方继续流动。最终，如果熔岩供应停止，内部将变为空心，留下了一个长长的隧道般的地形。
该结构的特征是无法受到外部因素的影响，并且易于维持稳定的状态数千到数百万年。
它通常是地球上的旅游和研究的主题，但是在月球和火星上，它可用于生命探索和建造基地，尤其是详细研究内部环境很重要。
关于月球和火星及其科学价值的案例研究
NASA和JAXA等卫星观察任务已经证实了月球和火星表面上存在多个m子管。人们认为内部可以通过称为“天窗”的污垢进入。
科学价值包括了解地质形成的历史和火山活动痕迹的能力，以及适合保留生命痕迹的环境。
此外，在未来的载人探索中，这些洞穴可以用作宇航员的居住空间和储藏室。特别是，在长期停留任务中，外部屏蔽效应是区分生与死的重要因素。
Lanzarote的示范实验摘要
该示范实验是在西班牙金丝雀群岛的兰萨罗特（Lanzarote）进行的。该岛有许多由火山活动形成的地形，提供了一个与月球和火星的熔岩洞穴非常相似的环境。
因此，过去在几个国际项目中都将其用作空间探索的机器人测试地点。
该实验跨越了21天，由四个阶段组成，从外部到内部探索洞穴。目的是协作多个具有不同角色的机器人，以验证在未知地形上是否可以实现自主探索和3D映射。
实验场地兰萨罗特岛的地形特征
Lanzarote是一个散布着火山喷发引起的熔岩流，洞穴和陡峭悬崖的景点，被认为与月球和火星的表面环境特别相似。
干旱的气候和多样化的火山地形使其非常适合测试行星勘探设备和机器人的环境抵抗力。
洞穴内部的湿度和地形复杂性也可用于模拟真实空间环境中所面临的传感器干扰和导航挑战。
示范测试的目的和持续时间
该测试于2024年进行，分为四个任务阶段。每个阶段都验证了不同技术要素和机器人之间的协作，从外部扫描到内部映射，重新创建了一系列探索过程。
这种逐步的方法使评估机器人通信，自主控制和传感器准确性的各个方面成为可能。特别是，一个重要的结果是，“对异质机器人的合作控制”的有效性同时确认了多个飞机的角色。
具有三个异构机器人的四阶段探索任务
在此实验中，我们使用三个不同的机器人进行了四阶段的探索阶段。这种配置允许每个机器人使用其专业来有效，安全地共享任务，从而可以在难以用作独立机器的环境中进行探索。
下面，我们将解释每个阶段以及机器人在步骤轨迹中的作用。
阶段1：开口周围的地形映射
在第一阶段，我们以高精度扫描了洞穴入口周围的地形。大型和中型流浪者一起使用LiDAR（激光范围）和高分辨率摄像机创建3D地形模型。
此预映射使您可以预先验证随后的搭档路线和设备放置的安全性。
在人类很难事先检查的太空环境中，此过程尤为重要。通过了解未知的地形，您可以选择旅行路线并计划避免障碍。
阶段2：配备传感器的立方体开放扫描
在下一个阶段，中型漫游者将带有内置传感器的立方传感模块插入洞穴开口。该模块在跌落期间和之后扫描周长，并以高精度记录开口内部的3D结构。
这使您可以在安装漫游者之前掌握内部障碍和地形条件，从而大大降低任务风险。
第三阶段：漫游效应
在最困难的阶段，小型漫游车被连接到大型漫游车，并用电缆搭建了洞穴壁。即使在下降期间，也可以进行姿势控制和位置测量，从而达到稳定的下降。假设将其用于全球范围内的实际用途，它也将导致低重力环境中的稳定性验证。
这项技术允许进入陡峭或近乎垂直的地形，并在探索中增加了与传统的轮胎漫游者无法接近的区域。
第4阶段：自动驾驶和洞穴内的3D映射
降落到洞穴的小漫游车从电缆上脱离，并移至自动驾驶。我们在内部大约235米的过程中进行了3D映射，并收集了有关地形，斜率和空间结构的数据。
在黑暗和封闭空间中的自主探索是测量难以实现通信环境中算法性能的重要测试。这项成就是迈向实现未来对月球和火星的完全自主探索的一步。
演示实验中揭示的结果和问题
这项对兰萨罗特（Lanzarote）的演示实验强调了许多技术结果以及未来的挑战。在下面，我们将组织和比较它们。
成功的技术要点
- 不同机器人之间的协作控制有效地工作，从而通过角色划分有效探索
- 从开口的外围到内部成功实现了连续的3D映射
- rappooling技术表明进入陡峭而垂直的地形
- 检查在黑暗环境中自动驾驶算法的有效性
其余的技术挑战和改进方向
- 地下雷达精度由于洞穴内部的湿度而降低
- 一些传感器会引起干扰并降低数据质量
- 在外星环境的背景下，有必要提高长期，完全自主操作的可靠性。
- 改善了机器人到机器人通信的稳定性和重新传输控制
这些问题需要在未来的太空探测器开发和地球上应用测试中得到改善。
对太空探索和工业应用的影响
该演示的结果不仅可能对太空探索，而且对地球各个地区产生连锁反应。特别是，预计将用于危险且难以访问的位置，例如在灾难时对地下结构和搜索活动的安全评估。
此外，在探索之前进行详细的3D映射方法直接与提高预先计划和降低风险的准确性有关。这将提高载人任务和大型外星项目的成功率。
有助于载人探索和生活探索的可能性
诸如m子管之类的地下空间可以是宇航员的天然防护庇护所。它不仅可以防止辐射和陨石，而且内部温度的变化也很小，因此适合长期住宿。
此外，这些空间被认为是生活痕迹（例如微生物）很容易保留的环境，并且可以优先考虑生命探索任务。这种机器人勘探技术可用于对生活探索和样本收集的初步调查。
地球上的申请（预防灾难，基础设施检查，采矿探索等）
该探索技术也可以应用于地球上危险和难以访问的位置的监视。具体的例子包括火山喷发后的熔岩洞，有崩溃风险的地雷以及灾难现场内部结构内的安全检查。
预计它也将扩展到商业和公共基础设施管理领域，例如对地铁和老化隧道的检查，以及在地下基础设施上的维护工作。这允许确保人员的安全和降低成本。
对日本太空探索策略的影响
这项研究具有重要意义，因为它证明了与异质机器人合作探索技术的有效性。特别是，对多个飞机的协调控制和分步探索阶段设计是可以应用于日本勘探计划的元素。
这些技术的引入也是提高JAXA和日本私人空间公司进行的月球和火星勘探项目竞争力的关键。例如，对于基于农历基础或资源挖掘的任务，精确地下探索对于推进安全候选地点的选择至关重要。
将来，有必要积极参与国际联合任务，并使用AI加强自动导航技术和通信稳定技术。对于日本在这一领域中的存在，早期技术演示和实际应用路线图很重要。
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