NASA Haughton-Mars Project (HMP) och samarbetande organisationer SETI Institute, Mars Institute, NASA Ames Research Center, Collins Aerospace, och Ntention tillkännager det framgångsrika fälttestet av en "astronautsmart handske" för framtida mänsklig utforskning av månen, Mars, och vidare. Den smarta handsken är en prototyp för ett gränssnitt mellan människa och maskin (HuMI) som skulle göra det möjligt för astronauter att trådlöst använda ett brett spektrum av robottillgångar, inklusive drönare, via enkla enhandsgester.

NASA planerar att återvända till månen 2024 med Artemis-programmet, och skicka sedan astronauter till Mars. Båda uppdragen förväntas inkludera en utökning av ytliga extra-vehicular aktiviteter (EVA) i både kvantitet och komplexitet jämfört med Apollo. Framtida planetariska rymddräkter förväntas förbättras i smidighet och komfort med tiden. Men, som trycksatta kärl, rymddräkter kommer sannolikt att förbli i grunden besvärliga, begränsar den skicklighet och precision med vilken astronauter kan utföra uppgifter som att samla in prover och använda robotar.

"En smart handskeutrustad rymddräkt kan vara en lösning" sa Dr Pascal Lee, en planetforskare vid SETI Institute och Mars Institute, och chef för NASA Haughton-Mars Project vid NASA Ames Research Center. "Med det, astronauter kan enkelt kontrollera en rad robottillgångar, göra vetenskap och utforskningsoperationer på månen, Mars och på andra destinationer mer effektiva och produktiva."

NASAs Haughton-Mars-projekt är ett ledande internationellt mån- och Mars-analogt fältforskningsprojekt med fokus på Haughton-meteoritnedslagskratern och omgivande terräng på Devon Island i högarktis. Som en av de mest Mars-liknande platserna på jorden, platsen kallas ofta Mars On Earth. Under dess tjugotre år av historia, NASA HMP har gjort många bidrag till utvecklingen av planetarisk vetenskap och utforskning genom fältstudier på platsen, i synnerhet vid testning av ny teknik för rymden.

Ntention, tidigare Arveng Technologies, utvecklat den smarta handsketeknologin som testades under årets HMP-2019 sommarfältkampanj. Ett nystartat företag som grundats och drivs av studenter vid Norges teknisk-naturvetenskapliga universitet i Trondheim, Norge, Ntention är mest känd för designen och utvecklingen av en banbrytande smart handske som kan styra drönare bland andra robotar med enkla enhandsgester.

"Vår filosofi är att skapa teknik som gör gränssnittet mellan människa och maskin intuitivt och sömlöst, " sa Moina Medboe Tamuly, COO och medgrundare av Ntention, och en fältdeltagare vid HMP-2019. "Nu, vi är glada över att se att vår teknik har potentiella tillämpningar inom rymdutforskning."

Efter att ha sett en demonstration av Ntentions smarta handske för markbaserade applikationer, Lee föreslog att det skulle kunna appliceras på en astronauts rymddräkt och föreslog att man skulle genomföra en fältstudie av konceptet "Astronaut Smart Glove" vid HMP. Ntention-teamet antog utmaningen med Tamuly som huvuddesigner för en prototyp.

"När jag först såg Ntentions smarta handske i aktion, Jag tänkte genast på Arthur C Clarkes tredje lag:"Varje som helst tillräckligt avancerad teknologi går inte att skilja från magi, " påminde Lee. "En trycksatt rymddräkt är relativt styv, och hand- och fingerrörelser möter stort motstånd. I "Astronaut Smart Glove, " känsligheten för handrörelser är justerbar och kan ställas in högt, vilket innebär att tekniken kan anpassas till en styv trycksatt rymddräkt."

"Ntention smarthandsken använder en mikrokontroller för att läsa olika typer av sensorer, förklarade Sondre Tagestad, systemutvecklingsingenjör på Ntention och även fältdeltagare vid HMP-2019. "Sensorerna fångar även subtila rörelser av hand och fingrar, och överför dessa trådlöst till en mobil enhet som styr drönaren eller vilken annan robot som helst." Tagestad var teknisk ledare för både mjukvara och hårdvara för prototypen "Astronaut Smart Glove."

För HMP-2019 fälttest, Ntentions smarta handsketeknologi integrerades i en befintlig Collins Aerospace-konceptrymddräkt som användes i analoga studier vid HMP. Sedan år 2000, Collins Aerospace, tidigare Hamilton Sundstrand och sedan United Technologies Aerospace Systems, har samarbetat med NASA HMP i design och utveckling av en avancerad rymddräkt för framtida månen och Mars-utforskningen.

"Astronauter behöver rymddräkter som gör det lätt för dem att interagera med sin miljö, inklusive utföra komplexa och känsliga uppgifter, " sa Dr Greg Quinn, ledare för avancerad rymddräkt på Collins Aerospace. "Nästa generations kostym kommer att införliva intelligent teknik som tar nuvarande kapacitet till en ny nivå."

Teammedlemmar utvärderade "Astronaut Smart Glove"-teknologin vid HMP-2019 genom en serie fälttester som involverade teledrift av kommersiella drönare. Medan drönare på jorden vanligtvis använder rotorer för flyg, avsaknaden av en betydande atmosfär på månen gör att drönare där kan använda framdrivande gaspropeller istället. På Mars, där det råder en betydande atmosfär, om än tunnare än jordens, drönare kan använda antingen rotorer eller propeller, beroende på höjden på de platser där de skulle flyga.

"Astronauter på månen eller Mars kommer att vilja flyga drönare av olika anledningar, " förklarade Lee. "Till exempel, att ta ett prov som är utom räckhåll eller som behöver isoleras från kontaminering. Eller för att hjälpa till i en sök- och räddningsinsats. Under de senaste säsongerna på HMP, vi har tittat tillsammans med NASA på hur robotflygblad kan hjälpa astronauter i en mängd olika vetenskaps- och utforskningsuppgifter, inklusive lantmäteri, kartläggning, provtagning, scouting, hämtar, och inspekterar."

Fälttester vid HMP-2019 visade hur en astronaut i en rymddräkt skulle kunna utföra flera viktiga vetenskaps- och utforskningsuppgifter på egen hand med hjälp av den smarta handsken och ett visualiseringsgränssnitt för augmented reality (AR). Andra tester vid HMP-2019 bedömde kvantitativt drönarhanteringsegenskaperna som tillåts av det smarta handskegränssnittet med hjälp av standardiserade flygtestmått.

"Flyg- och operationstesten tyder på att den smarta handsken och AR-gränssnittet mellan människa och maskin skulle göra det möjligt för astronauter att använda drönare och andra robottillgångar med lätthet och precision, inklusive i en trycksatt rymddräkt, sa Brandon Dotson, en flygingenjör och testpilot med US Army som tjänstgjorde som primär testperson i HMP-2019 fälttester. Dotson är också mottagare av HMP:s första "HMP Apollo Fellowship, "ett nytt pris skapat med anledning av 50-årsdagen av Apollo 11-månlandningen.

Utvärderingen av "Astronaut Smart Glove" för utforskning av månen och Mars förväntas fortsätta, särskilt med tillämpningar för kontroll av andra typer av robottillgångar inklusive robotmanipulatorer, rovers, och andra planetariska vetenskap och utforskningssystem. De lovande tidiga resultaten som erhölls i somras kan förebåda en ny era i interaktioner mellan människa och robot och kapacitet för utforskning av rymden.