Будущее освоения Марса может оказаться связано не с отдельными исследовательскими аппаратами, а с целыми группами автономных роботов, способных самостоятельно ориентироваться на незнакомой местности и координировать свои действия. Немецкие учёные разрабатывают именно такую технологию: систему навигации, которая позволит роботизированным группам исследовать Красную планету без GPS и других спутниковых навигационных систем.
Проект объединяет астрономические датчики, радиомаяки и камеры наблюдения. Предполагается, что эта комбинация позволит роботам определять собственное местоположение, направление движения и обмениваться информацией друг с другом даже в сложных условиях марсианского ландшафта.
Почему марсианским роботам не подходит GPS?
На Земле спутниковая навигация стала привычной частью повседневной жизни. GPS позволяет определять координаты практически в любой точке планеты, а аналогичные системы используются в авиации, транспорте и робототехнике.
Однако на Марсе подобной инфраструктуры нет. Планета не располагает сетью навигационных спутников, на которую могли бы опираться исследовательские аппараты. Поэтому автономная навигация становится серьёзной технической задачей.
Особенно сложно организовать передвижение группы роботов, если в неё входят машины разных типов: колёсные роверы, шагающие аппараты и летающие устройства. Им необходимо не только понимать, где они находятся, но и согласовывать маршруты, обмениваться наблюдениями и действовать как единая система.
Решением этой проблемы занимается международный научный консорциум в рамках немецкой исследовательской программы VaMEx-ARES. В проекте участвуют специалисты Вюрцбургского университета (University of Würzburg) и ряда других научных организаций Германии.
На разработку выделено около 1,4 млн евро. Трёхлетний исследовательский этап стартовал в октябре 2026 года.
Как работает навигация без спутников?
Одним из ключевых направлений проекта стала разработка альтернативной системы позиционирования под руководством Гвидо Дитля (Guido Dietl), профессора спутниковой связи и радиолокационных систем Вюрцбургского университета.
Предлагаемая технология объединяет два принципиально разных способа определения координат.
Первый — астрономическая ориентация. Специальные датчики будут отслеживать положение Солнца и звёзд. По наблюдаемым небесным объектам робот сможет определять своё пространственное положение и направление движения.
Второй — радионавигация. На исследуемой территории планируется разместить сеть радиомаяков. Роботы будут измерять расстояние и угловые параметры относительно этих устройств, используя технологию сверхширокополосной связи UWB (Ultra-Wideband).
UWB позволяет с высокой точностью измерять время распространения радиосигналов между устройствами. Зная расположение нескольких маяков и параметры полученных сигналов, система сможет рассчитывать положение исследовательского аппарата.
Объединение астрономических измерений и радионавигации должно обеспечить более надёжное позиционирование, чем использование только одного метода. По сути, учёные создают для марсианских роботов локальную навигационную инфраструктуру, не требующую спутников на орбите.
SkyCAM: камеры, которые помогут роботам ориентироваться
Второе направление исследований связано с разработкой системы компьютерного зрения SkyCAM. Над ней работает команда Хакана Каяла (Hakan Kayal), профессора космических технологий Вюрцбургского университета.
Изначально SkyCAM создавалась для автоматического обнаружения кратковременных явлений в небе. Система способна фиксировать такие события, как молнии, образование облаков и пролёт метеоров.
Теперь исследователи адаптируют эту технологию для установки на марсоход Janus.
Особый интерес представляет возможность объединить несколько камер, расположенных в разных точках исследуемой территории. Если они одновременно зафиксируют один и тот же движущийся объект, а их записи будут синхронизированы, учёные смогут определить его расстояние, скорость и траекторию.
Такая технология может оказаться полезной не только для изучения атмосферных явлений. Полученные данные способны дополнить навигационную систему и помочь роботам обмениваться информацией об окружающей обстановке.
Например, один аппарат сможет обнаружить объект или изменение условий на определённом участке местности, а остальные — использовать эти сведения при планировании собственных маршрутов.
Испытания пройдут в условиях, имитирующих Марс
Проверить работоспособность разработок исследователи намерены в рамках миссии AMADEE-27, организованной Австрийским космическим форумом (Austrian Space Forum).
Испытания запланированы на 5–18 апреля 2027 года в Португалии. Это будет аналоговая космическая миссия — эксперимент, во время которого оборудование и методы работы проверяют в земных условиях, максимально приближенных к предполагаемой среде будущей экспедиции.
В ходе испытаний планируется развернуть две или три станции SkyCAM. Их задача — наблюдать за одними и теми же объектами с разных позиций, синхронизировать полученные данные и проверить возможности системы по определению пространственных характеристик движущихся объектов.
Параллельно специалисты будут оценивать, насколько эффективно навигационные компоненты могут работать в составе единой роботизированной группы.
Зачем нужны целые группы роботов для исследования Марса?
Разработка VaMEx-ARES является частью более масштабной инициативы VaMEx, которая реализуется с 2012 года. Её главная цель — исследование долины Маринер (Valles Marineris), гигантской системы каньонов на Марсе протяжённостью около 3000 километров.
Это один из наиболее впечатляющих геологических объектов Солнечной системы. Огромные перепады высот, крутые склоны и труднодоступные участки делают его крайне сложной территорией для исследования традиционными марсоходами.
Поэтому учёные рассматривают возможность отправки целого роботизированного комплекса, в который войдут:
- Летающие аппараты — для воздушной разведки и наблюдения за территорией.
- Шагающие роботы — для перемещения по пересечённой местности.
- Колёсные роверы — для исследования относительно ровных участков и перевозки оборудования.
Подобная архитектура позволит распределить задачи между машинами в зависимости от их возможностей. Там, куда не сможет добраться колёсный аппарат, возможно, отправится шагающий робот или беспилотник.
Особое внимание планируется уделить исследованию потенциальных подземных полостей и пещер. Такие объекты представляют интерес для планетологов, поскольку могут содержать сведения о геологической истории Марса и условиях, существовавших на планете в прошлом.
До марсианской экспедиции ещё далеко
Несмотря на перспективность проекта, разработанные технологии пока не готовы к полноценному использованию на Марсе. Исследователям предстоит интегрировать навигационное оборудование, камеры и программное обеспечение в единую систему, а затем проверить её в ходе наземных экспериментов.
В консорциум VaMEx-ARES, помимо Вюрцбургского университета, входят Бременский университет (University of Bremen), Германский исследовательский центр искусственного интеллекта (DFKI), Технический университет Брауншвейга (Technische Universität Braunschweig), Университет Эрлангена — Нюрнберга (University of Erlangen-Nuremberg) и Рейнско-Вестфальский технический университет Ахена (RWTH Aachen University).
Если разработки окажутся успешными, они могут стать важным шагом к созданию автономных роботизированных экспедиций, способных исследовать территории, недоступные для обычных марсоходов.
В перспективе это изменит сам подход к исследованию других планет: вместо одного сложного и дорогого аппарата человечество сможет отправлять целые команды специализированных машин, которые самостоятельно ориентируются, обмениваются данными и совместно выполняют научные задачи.
