一种新的计算机模型可以很好地模仿月球尘埃，从而实现更顺畅、更安全的月球机器人远程操作。该工具由布里斯托尔大学的研究人员开发，位于布里斯托尔机器人实验室，可用于在登月任务之前训练宇航员。
他们的研究发布在《空间技术前沿》杂志上。
该团队与他们的行业合作伙伴英国泰雷兹阿莱尼亚航天公司合作，该公司对为太空应用创建工作机器人系统特别感兴趣，该团队研究了风化层的虚拟版本，风化层是月球尘埃的另一个名称。
月球风化层对未来十年计划进行的月球探测任务特别感兴趣。从中，科学家可以潜在地提取宝贵的资源，如氧气、火箭燃料或建筑材料，以支持在月球上的长期存在。
为了收集风化层，远程操作机器人成为一种实用的选择，因为它们与人类太空飞行相比风险和成本较低。然而，在如此远的距离上操作机器人会给系统带来很大的延迟，这使得它们更难控制。
现在，该团队知道这种模拟的行为与现实相似，他们可以用它来镜像在月球上操作机器人。这种方法使操作员能够无延迟地控制机器人，从而提供更流畅、更高效的体验。
布里斯托尔大学工程数学与技术学院的主要作者乔·卢卡解释说：“把它想象成一个以月球为背景的现实视频游戏——我们希望确保月球尘埃的虚拟版本的行为与真实的东西一样，这样，如果我们用它来控制月球上的机器人， 然后它将按照我们的预期运行。该模型准确、可扩展且重量轻，因此可用于支持即将到来的月球探测任务。
这项研究遵循了该团队之前的工作，该研究发现，专业的机器人操作员希望以逐渐增加的风险和现实性来训练他们的系统。这意味着从模拟开始，逐步使用物理模型，然后再使用实际系统。准确的仿真模型对于培训和培养操作员对系统的信任至关重要。
虽然之前已经开发了一些特别精确的月球尘埃模型，但这些模型非常详细，需要大量的计算时间，这使得它们太慢而无法顺利控制机器人。来自DLR的研究人员通过开发一个风化层虚拟模型来应对这一挑战，该模型考虑了其密度、粘性和摩擦力，以及月球的重力降低。他们的模型对航天工业很感兴趣，因为它对计算资源的依赖很小，因此可以实时运行。然而，它对少量的月球尘埃效果最好。
布里斯托尔团队的目标是首先扩展模型，使其能够处理更多的风化层，同时保持足够轻量级以实时运行，然后进行实验验证。
Louca补充道：“在整个项目中，我们的主要重点是增强这些系统操作员的用户体验，我们如何才能使他们的工作更轻松?我们从DLR开发的原始虚拟风化层模型开始，并对其进行了修改，使其更具可扩展性。然后，我们进行了一系列实验 - 一半在模拟环境中，一半在现实世界中 - 以测量虚拟月球尘埃的行为是否与现实世界的对应物相同。
由于这种风化层模型具有足够准确、可扩展和轻巧的特点，可以实时使用，因此该团队接下来将研究它是否可以在操作机器人收集风化层时使用。
他们还计划研究是否可以开发一个类似的系统来模拟火星土壤，这可能对未来的探索任务有益，或者训练科学家处理备受期待的火星样本返回任务的材料。
