Агентство по аэронавтике США (NASA) совместно с Университетом Райса объявило о создании первой в мире программной платформы, доступной для всеобщего использования, предназначенной для моделирования и тестирования роботов, которые будут функционировать внутри космических кораблей и жилых модулей на орбите.

Инновационная система получила наименование iMETRO Dynamic Simulation. Она формирует точную виртуальную реплику исследовательского комплекса iMETRO, находящегося в Космическом центре имени Джонсона NASA, предоставляя возможность ученым и специалистам из разных стран разрабатывать, оценивать и улучшать роботизированные системы для работы внутри космических аппаратов в цифровой среде.

Данная платформа была продемонстрирована объединенной группой специалистов из NASA и Университета Райса на Международной конференции по робототехнике и автоматизации IEEE (ICRA) 2026 года, проходившей в Вене. Создатели уверены, что эта открытая симуляция значительно увеличит возможности для исследований в области космической роботики и ускорит разработку технологий, необходимых для будущих пилотируемых полетов.

iMETRO Dynamic Simulation определяется как первый в мире общедоступный симулятор, созданный специально для разработки роботов, предназначенных для работы внутри космических кораблей. Эта система позволяет создавать, проводить испытания и оценивать роботизированные решения для космической техники и перспективных поселений за пределами Земли, исключая необходимость прямого доступа к дорогостоящим ресурсам NASA.

В качестве фундамента платформы служит цифровая копия настоящего исследовательского комплекса iMETRO, расположенного в Космическом центре имени Джонсона. В виртуальном пространстве воссозданы полноразмерные прототипы внутренних отсеков космических кораблей и жилых модулей на Луне, что дает возможность инженерам тестировать робототехнические устройства в условиях, максимально имитирующих реальность.

Основное внимание симулятор уделяет роботизированным механизмам захвата, которые могут применяться внутри космических аппаратов для проведения технического обслуживания и решения логистических вопросов. Подобные системы смогут в перспективе транспортировать оборудование, переносить грузы, организовывать хранение вещей и осуществлять различные ремонтные работы, уменьшая трудозатраты на астронавтов во время продолжительных миссий к Луне и другим планетам.

Важным компонентом платформы является точная модель роботизированной руки с восемью степенями свободы – типичной системы для проведения космических работ. Модульная конструкция позволяет ученым проверять новые алгоритмы управления, различные варианты оборудования и рабочие сценарии в изменяемых моделях космической среды.

Для облегчения использования симулятор поддерживает ROS 2 — одну из наиболее популярных сред разработки программного обеспечения для роботов, а также физический движок MuJoCo, который применяется для точного воспроизведения движения роботизированных систем.

Программисты имеют возможность использовать идентичные модели роботов как для имитации в цифровой среде, так и при взаимодействии с физическими устройствами. Встроенный механизм конвертирования программного обеспечения облегчает передачу алгоритмов из виртуальной среды на настоящие роботизированные системы, что способствует ускорению процесса разработки и улучшению их согласованности.

Специалисты также продемонстрировали способность к оперативному переходу от виртуального моделирования к работе с реальным оборудованием. Ученые создали программу для робота исключительно в симуляторе, после чего успешно адаптировали её на физическую платформу iMETRO менее чем за сутки.

Этот успех подтверждает высокую точность цифровой копии и указывает на то, что новые разработки в области робототехники можно быстрее тестировать перед применением в реальных космических экспедициях.

По оценкам исследователей, ключевая задача для будущих продолжительных пилотируемых полётов – это оптимизация распределения времени работы космонавтов. Значительная часть рабочего периода экипажа на борту космических кораблей расходуется на поддержание работоспособности оборудования и выполнение повторяющихся задач, которые в перспективе смогут выполнять автономные или управляемые дистанционно роботы.

Ранее прогресс в области робототехники для космоса был сдержан недостатком общедоступных симуляторов, которые могли бы достоверно имитировать сложные условия внутри космических кораблей. Эти условия включают тесные пространства и специфику функционирования при отсутствии гравитации.

Подавляющее большинство проектов применяли проприетарное программное обеспечение или имели ограниченные возможности для тестирования, что препятствовало совместной работе между научными коллективами и тормозило технологический прогресс.

Предоставление доступа к динамической симуляции iMETRO призвано исправить эту проблему. Теперь эксперты из разных государств смогут дистанционно разрабатывать и оценивать новое программное обеспечение для космических роботов, а также определять его пригодность с различными аппаратными решениями на действующем испытательном комплексе NASA.

«Впервые ученые по всему миру получат возможность удалённо создавать и испытывать роботизированные программы, а кроме того, анализировать их взаимодействие с разнообразным оборудованием и условиями эксплуатации в реальных условиях физической площадки для тестов от NASA. «Это стало возможным благодаря совместным усилиям», — отметила Никки Харт, студентка очной аспирантуры Университета Райса и участница образовательной инициативы NASA Pathways.

Создатели надеются на значительный вклад этой технологии в разработку автоматизированных устройств для предстоящих полетов к Луне, космических комплексов и межпланетных путешествий.