מה זה רובר, ולמה לא כל רובר הוא רובוט
רובר פלנטרי (Planetary Rover) הוא מכונה לחקר פני-שטח, שנועדה לנוע על הקרקע המחוספסת של כוכב-לכת או של גוף שמימי אחר. לא כל רובר הוא רובוט: חלקם תוכננו ככלי-רכב שנושאים אנשי-צוות — נאס"א שלחה רכב-ירח מאויש בשלוש משימות אפולו, שנחתו ביולי 1971, באפריל 1972 ובדצמבר 1972 — ואילו האחרים הם רובוטים אוטונומיים למחצה או לגמרי. הרובר מגיע לרוב על גבי חללית-נחיתה, ותפקידו לנוע בשטח, לאסוף מידע עליו ולקחת דגימות של אבק, קרקע, סלע ולעיתים אף נוזלים. רוברים הם כלי-עבודה חיוניים של הגאולוגיה החוץ-ארצית בחקר החלל.
הפיזיקה שכופה אוטונומיה
רובר שנוחת רחוק מכדור-הארץ אינו יכול להיות מופעל בשלט-רחוק בזמן-אמת, מסיבה שאין עליה עוררין: מהירות האור אינה מספיקה. שידור מהמאדים לכדור-הארץ נמשך בין שלוש לעשרים ואחת דקות, תלוי במיקום היחסי של שני כוכבי-הלכת. לכן רוברי-המאדים פועלים באוטונומיה בכל מה שנוגע לניווט ולאיסוף נתונים, ועדיין נזקקים לאדם בשתי הכרעות: לאיזה יעד מרוחק כדאי לנסוע, וכיצד להתמקם כדי לקבל מרב אנרגיית-שמש. על הירח המצב שונה לחלוטין: שם אכן נהגו בני-אדם ברובר מכדור-הארץ בזמן-אמת.
שני הראשונים היו סובייטיים, והם נסעו על הירח
Lunokhod 1 נחת בים הגשמים ב-17 בנובמבר 1970 וירד מרמפת הנחתת באותו יום; הוא היה הרובוט הנייד המופעל-מרחוק הראשון שנחת על גרם-שמים כלשהו. בחמשת ימיו הראשונים נסע 197 מטרים והחזיר 14 תצלומים מקרוב ו-12 תצלומי-פנורמה; קשר התקשורת המוצלח האחרון איתו נרשם ב-14 בספטמבר 1971, ובסך-הכול עבר בתקופה הזו 10.5 קילומטרים. Lunokhod 2 ירד אל פני הירח ב-16 בינואר 1973 ופעל כארבעה חודשים. הוא נשא שלוש מצלמות-טלוויזיה איטיות, ואחת מהן — זו שהותקנה גבוה לצורכי ניווט — החזירה תמונה אחת כל 3.2 עד 21.1 שניות; צוות בן חמישה בקרים על כדור-הארץ נהג בו לפי התמונות האלה בזמן-אמת, וזה הקצב שבו נראתה נהיגה מרחוק כשהמרחק קטן מספיק כדי לאפשר אותה. המרחק שעבר הוא סיפור בפני עצמו: ספירת סיבובי-הגלגלים נתנה 37 קילומטרים; ניתוח מאוחר של תצלומי לוויין-הירח LRO, בידי חוקרים מאוניברסיטה מוסקבאית לגאודזיה ולקרטוגרפיה, העלה את ההערכה לכ-42 קילומטרים; ובדיון עם עמיתיהם האמריקאים הוסכם לבסוף על 39 קילומטרים, והמספר הזה נותר מאז.
מאדים: מ-Sojourner ועד Zhurong
Sojourner היה הרובר הראשון שנפרס בהצלחה על כוכב-לכת אחר. הוא נחת ב-4 ביולי 1997 כחלק ממשימת Mars Pathfinder, ועד שידור הנתונים האחרון ב-27 בספטמבר אותה שנה החזירה המשימה 16,500 תצלומים מן הנחתת ועוד 550 מן הרובר עצמו. Spirit נחת ב-4 בינואר 2004, ותאומו Opportunity ב-25 באותו חודש, בצידו הנגדי של כוכב-הלכת; ב-28 ביולי 2014 הודיעה נאס"א ש-Opportunity עבר יותר מ-40 קילומטרים וקבע שיא-מרחק חדש מחוץ לכדור-הארץ, ובכך עקף את השיא שהחזיק Lunokhod 2. Curiosity נחת באוגוסט 2012 וממשיך לפעול, Perseverance נחת ב-18 בפברואר 2021, והרובר הסיני Zhurong נפרס על מאדים ב-22 במאי 2021: הוא תוכנן ל-90 סולים — ימי-מאדים — ופעל 347, ועבר 1.921 קילומטרים לפני שהושבת לקראת סופת-אבק וחורף מאדימי.
איך זה עובד בפועל: עיניים, מוח וכוח
התיעוד של נאס"א ל-Perseverance מראה מה נדרש כדי שכלי כזה ייסע בעצמו. שש מצלמות-מכשולים — ארבע מלפנים ושתיים מאחור — מזהות סלעים גדולים, תעלות ודיונות חול. בנסיעה הרובר נעצר שוב ושוב, מצלם זוג תמונות חדש של הדרך שלפניו, ומן התצוגה התלת-ממדית שנבנית מהן הוא מחליט בעצמו לאן להתקדם, בלי להתייעץ עם הצוות שבכדור-הארץ על כל צעד. קיים גם מצב-נסיעה "עיוור", שבו הצוות מורה לו לנסוע מרחק מסוים בכיוון מסוים והוא אומד את המרחק לפי סיבובי-הגלגלים בלבד, בלי לבדוק החלקה. שתי מצלמות ניווט צבעוניות על התורן מסוגלות להבחין בעצם בגודל כדור-גולף ממרחק 25 מטרים. המוח שמריץ את הכול הוא מעבד מוקשח-קרינה שפועל במהירות של עד 200 מגה-הרץ — פי עשרה מזו של מחשבי Spirit ו-Opportunity — עם שני גיגה-בייט זיכרון-הבזק; והחשמל מגיע ממחולל תרמו-חשמלי רדיואיזוטופי שמספק כ-110 ואט בעת השיגור, ופוחת באחוזים בודדים בכל שנה.
מה הרובר צריך לשרוד, וכמה מהם לא שרדו
רובר נדרש לעמוד בתאוצות גבוהות, בחום ובקור קיצוניים, בלחץ, באבק, בקורוזיה ובקרינה קוסמית, ולהמשיך לתפקד לאורך תקופה נדרשת בלי שום אפשרות תיקון. מערכת המתלה שלו, מסוג rocker-bogie, מתוכננת כך ש-Perseverance לא יתהפך גם בהטיה של 45 מעלות לכל כיוון; ולמרות זאת נוהגיו נמנעים משטח שיטה אותו ביותר מ-30 מעלות. גם הגלגל אינו מובן מאליו: הוצעו חלופות שאינן נוסעות כלל, ובהן "קיפוד" — רובר קטן בצורת קובייה שהוצע בסטנפורד, שמדלג ואף מסתחרר כדי לחלץ את עצמו מבור חול, לחקר גופים בעלי כבידה נמוכה. וההיסטוריה הזו מלאה כישלונות: הרובר הירחי הסובייטי הראשון נהרס בכשל שיגור ב-19 בפברואר 1969; שני רוברי PrOP-M הזעירים, ששוגרו למאדים על גבי הנחתות הסובייטיות Mars 2 ו-Mars 3 עם שני מוטות-מתכת להימנעות עצמאית ממכשולים — בדיוק משום שפקודה מכדור-הארץ הייתה מגיעה מאוחר מדי — מעולם לא נפרסו, כי נחתת אחת התרסקה והשנייה איבדה קשר חמש-עשרה שניות אחרי הנחיתה; Beagle 2 נכשל בנחיתה על מאדים ב-2003; והרובר ההודי Pragyan של משימת Chandrayaan-2 הושמד יחד עם נחתתו Vikram כשזו התרסקה — על הירח, לא על מאדים — ב-6 בספטמבר 2019, בלי שהספיק להיפרס כלל.