Nowe eksperymenty pokazują, że rój lekkich, sferycznych robotów, unoszonych i toczonych przez marsjańskie wiatry niczym suche, kuliste rośliny pustynne, mógłby umożliwić szeroką i stosunkowo tanią eksplorację Czerwonej Planety.
Skąd nazwa „Tumbleweed”?
Projekt nosi nazwę Tumbleweed, czyli „biegacz” – tak w języku angielskim określa się wyschnięte, oderwane od podłoża rośliny stepowe, które wiatr toczy po pustyni w formie kulistych kęp. W kulturze popularnej znamy je z westernów: charakterystyczne „toczące się krzaki” na pustkowiu. Inżynierowie wykorzystali tę analogię, tworząc łaziki przypominające kształtem roślinne kule, zdolne do przemieszczania się z pomocą wiatru.
Testy w tunelu aerodynamicznym i w terenie
Eksperymenty przeprowadzono m.in. w Planetary Environment Facility na Uniwersytecie w Aarhus (Dania), gdzie znajduje się jeden z najnowocześniejszych tuneli aerodynamicznych na świecie do symulowania marsjańskich warunków. Badania w tym ośrodku oraz testy w kamieniołomie potwierdziły, że takie łaziki można skutecznie wprawić w ruch w warunkach zbliżonych do panujących na Marsie.
Prototypy o średnicy od 30 do 50 cm badano przy niskim ciśnieniu (17 milibarów, odpowiadającym marsjańskiej atmosferze), różnym podłożu i przy prędkościach wiatru od kilku do kilkunastu metrów na sekundę. Okazało się, że już podmuchy rzędu 9–10 m/s wystarczą, by robot toczył się po piasku, żwirze czy polach głazów.
Testy terenowe z platformą testową Tumbleweed Science Testbed w kamieniołomie w Maastricht w kwietniu 2025 r. Źródło: Team Tumbleweed/Sas Schilten
Konstrukcja i zadania łazików
Pełnowymiarowy robot Tumbleweed ma mieć średnicę około 5 metrów. Jego sferyczna, lekka konstrukcja pozwoli na:
- przemieszczanie się dzięki wiatrowi – bez skomplikowanych napędów mechanicznych,
- badania rozproszone – rój łazików mógłby jednocześnie gromadzić dane z wielu miejsc,
- długoterminowe pomiary – po zakończeniu fazy ruchu roboty mogłyby pełnić funkcję stacjonarnych stacji badawczych.
Na pokładzie znajdą się m.in. kamery, czujniki pola magnetycznego, instrumenty do pomiaru promieniowania i pyłu oraz sondy glebowe.
Marsjańskie wiatry jako źródło napędu
Choć dotychczasowe misje dostarczyły ograniczonej wiedzy o marsjańskich wiatrach przy powierzchni, dane z lądowników i helikoptera Ingenuity wskazują, że lokalnie mogą one osiągać prędkości powyżej 10 m/s. Misja Insight zarejestrowała dodatkowo drgania gruntu wywoływane przez wiatr, potwierdzając zmienność warunków.
Modelowanie wykazało, że średni Tumbleweed mógłby pokonać nawet 422 kilometry w ciągu 100 marsjańskich dni (soli), a w sprzyjających warunkach – do 2800 km.
Wykres przedstawia warunki pogodowe mierzone przez lądownik InSight na równinie Elysium Planitia (od stycznia 2019 do września 2021). Dane obejmują: temperaturę powietrza (°C) – średnie dobowe wartości oraz zakresy dzienne (min.–max.), ciśnienie atmosferyczne (Pa) – średnie dobowe wraz z wahaniami dobowymi, prędkość i kierunek wiatru (m/s) – średnie dobowe, wartości maksymalne oraz rozkład kierunków, nieprzezroczystość atmosfery (tau) – miarę ilości światła słonecznego blokowanego przez pył w powietrzu. Wykres ilustruje zmiany sezonowe w pobliżu równika Marsa i pozwala zobaczyć, jak kształtują się typowe warunki atmosferyczne w skali marsjańskiego roku. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Cornell/CAB, Wikimedia Commons.
Testy w Maastricht i kolejne kroki
W 2025 roku przetestowano większy prototyp o średnicy 2,7 m w kamieniołomie w Maastricht. Wyposażony w zestaw czujników robot toczył się po nierównym terenie, jednocześnie zbierając dane środowiskowe. Wyniki potwierdziły zgodność zachowania robota z wcześniejszymi symulacjami.
Następne etapy obejmą:
- integrację bardziej zaawansowanych instrumentów,
- dalsze modelowanie dynamiki ruchu,
- testy w trudnych środowiskach analogowych, np. na pustyni Atakama w Chile.
Podczas planowanej kampanii terenowej kilka Tumbleweedów będzie testować działanie w roju, czyli koordynację wielu jednostek jednocześnie – co może być kluczowe dla przyszłych marsjańskich misji.
Więcej informacji: publikacja James Kingsnorth et al, Preliminary Feasibility Assessment of the Tumbleweed Rover Platform and Mission using the AU Planetary Environment Facility, EPSC Abstracts (2025). DOI: 10.5194/epsc-dps2025-1775
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Testy terenowe z platformą testową Tumbleweed Science Testbed w kamieniołomie w Maastricht w kwietniu 2025 r. Źródło: Team Tumbleweed/Sas Schilten
