فريق بحث ألماني يطور نظام ملاحة لمجموعات الروبوتات الذاتية على المريخ دون الحاجة إلى تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية

يعمل الباحثون الألمان على تطوير نظام ملاحة يهدف إلى مساعدة مجموعات الروبوتات الذاتية في استكشاف المريخ دون الاعتماد على تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية. ستجمع هذه التقنية بين مستشعرات النجوم والشمس وشبكة من إشارات الراديو، مما يمكّن الروبوتات من تحديد موقعها واتجاهها في التضاريس الوعرة على المريخ. هذه الجهود هي جزء من مشروع بحثي جديد يستمر لمدة ثلاث سنوات يسمى VaMEx-ARES، والذي يتضمن جامعة فيرتسبورغ. وقد قدم المركز الألماني للفضاء (DLR) تمويلاً بحوالي 1.54 مليون دولار لفريقين بحثيين في الجامعة لدعم هذا العمل الذي سيبدأ في أكتوبر 2026.

هذا المشروع هو جزء من خطة أكبر تسمى VaMEx، التي تهدف إلى استكشاف وادي فالس مارينيريس (Valles Marineris)، وهو نظام وديان ضخم يمتد لحوالي 1864 ميلاً على المريخ. ستشمل مجموعة الروبوتات المقترحة طائرات وروبوتات تسير على الأقدام وأخرى ذات عجلات، تعمل معًا لاستكشاف المنطقة، بما في ذلك الكهوف المحتملة تحت الأرض.

تحديات الملاحة على المريخ

لا يمكن الاعتماد على نظام GPS للملاحة على المريخ، حيث لا توجد شبكة أقمار صناعية للملاحة يمكن للروبوتات استخدامها لتحديد مواقعها. وهذا يجعل الاستكشاف الذاتي تحديًا خاصًا، خاصة عندما تحتاج الروبوتات إلى العمل في تضاريس غير مستوية والتنسيق فيما بينها. يقود البروفيسور غيدو ديتل (Guido Dietl) من جامعة فيرتسبورغ، دراسة نظام الملاحة للتصدي لهذه المشكلة. يخطط فريقه لدمج بيانات قياسات مستشعرات النجوم والشمس مع بيانات تحديد المواقع التي تم جمعها عبر شبكة إشارات الراديو.

سيستخدم النظام تقنية النطاق الترددي العريض جدًا (UWB) لقياس المسافات والزوايا بين الروبوتات والإشارات. من خلال دمج هذه القياسات، يجب أن تكون الروبوتات قادرة على حساب مواقعها واتجاهاتها بشكل مستقل. يعتزم الباحثون دمج الأجهزة والبرمجيات الخاصة بالملاحة تدريجيًا في مجموعة الروبوتات، والتحقق من النظام من خلال اختبارات ميدانية مستقبلية تشبه ظروف المريخ.

تطوير نظام كاميرا SkyCAM

تركز دراسة أخرى على تطوير SkyCAM، وهو نظام كاميرا أنشأه فريق البروفيسور هاكان كايال (Hakan Kayal) من جامعة فيرتسبورغ. يهدف هذا النظام إلى الكشف التلقائي عن الظواهر العابرة في السماء، بما في ذلك البرق وتكوين السحب والشهب. يقوم الباحثون حاليًا بتعديل النظام لدمجه في مسبار جانوس (Janus) المريخي. كما يخطط الفريق لاختبار SkyCAM خلال مهمة مشابهة في منتدى الفضاء النمساوي AMADEE-27 من 5 إلى 18 أبريل 2027، والتي ستحاكي ظروف المريخ لمساعدة الباحثين في تقييم المعدات في استكشاف الفضاء المستقبلي.

يأمل الباحثون في نشر من موقعين إلى ثلاثة مواقع لـ SkyCAM خلال فترة الاختبار. من خلال تسجيل نفس الأجسام المتحركة من مواقع مختلفة ومزامنة البيانات، يمكن أن تساعد هذه الكاميرات في تقدير المسافة والسرعة ومسار الطيران للأجسام. يمكن أن تدعم هذه المعلومات أيضًا الملاحة لمجموعات الروبوتات، مما يمكّن الروبوتات المختلفة من مشاركة نتائج الملاحظات وتنسيق حركتها.

يعمل مشروع VaMEx منذ عام 2012، وقد دخل الآن في مرحلته الرابعة من التطوير. يعتمد العمل الأخير على الأبحاث السابقة، حيث يقوم الفريق الآن بتطوير الأجهزة والبرمجيات والهياكل النظامية اللازمة لتنسيق أنواع مختلفة من الروبوتات. يشمل التحالف الأوسع لـ VaMEx-ARES باحثين من جامعة بريمن، ومركز الأبحاث الألماني للذكاء الاصطناعي، وجامعة برونزويك التقنية، وجامعة إيرلانغن-نورنبرغ، وجامعة آخن التقنية. لم يتم إعداد هذه التقنيات بعد للنشر على المريخ. يخطط الباحثون أولاً لدمج أنظمة الملاحة والاستشعار في مجموعة الروبوتات، وإجراء اختبارات من خلال مهام مشابهة واختبارات ميدانية.

إذا نجح هذا العمل، فسيساعد في المهام المستقبلية لاستكشاف المناطق التي يصعب الوصول إليها بواسطة المستشعرات التقليدية، بما في ذلك الوديان العميقة والبيئات تحت الأرض.

التأثير المحتمل لنظام الملاحة بدون أقمار صناعية

تواجه استكشافات المريخ أحد التحديات الرئيسية المتمثل في نقص الأقمار الصناعية للملاحة، مما يجعل تحديد مواقع الروبوتات الذاتية أكثر صعوبة. يهدف نظام الملاحة الذي طوره الفريق البحثي الألماني إلى معالجة هذه المشكلة من خلال دمج تقنيات استشعار متعددة، مما يعزز من استقلالية الروبوتات في التضاريس الوعرة على المريخ. لا يعزز ذلك فقط قدرة الروبوتات على الاستكشاف، بل قد يوفر أيضًا أساسًا تقنيًا جديدًا لمهام المريخ المستقبلية، خاصة في استكشاف المناطق التي يصعب الوصول إليها. كما يعزز تطوير نظام SkyCAM من قدرة مجموعات الروبوتات على العمل بشكل متعاون، مما يظهر إمكانيات دمج التقنيات المتعددة.