ERNEST è il nome del rover che la NASA sta mettendo alla prova per immaginare come saranno le future esplorazioni della Luna e di Marte. Si tratta di un prototipo nato nei laboratori del Jet Propulsion Laboratory, il celebre JPL, e il suo nome esteso dice già parecchio sulle ambizioni del progetto: Exploration Rover for Navigation Extreme Sloped Terrain. In parole povere, un veicolo robotico pensato per affrontare terreni che oggi metterebbero in crisi qualsiasi rover marziano in attività.
L’idea di fondo è tutt’altro che timida. Costruire mezzi più autonomi, più rapidi e soprattutto capaci di muoversi dove finora nessuno si era spinto. Un bel salto rispetto ai limiti che ancora frenano i rover impegnati sul Pianeta Rosso. E le prove sul campo sembrano dare ragione agli ingegneri: nel deserto del Colorado, in California meridionale, ERNEST ha completato un tragitto di circa 26 chilometri con un intervento davvero minimo da parte di chi lo seguiva da remoto.
Un rover più veloce e versatile di quelli marziani
Lungo poco più di un metro, circa 1,2 per la precisione, ERNEST è stato progettato per superare ostacoli che farebbero arrancare giganti come Curiosity e Perseverance. Il suo asso nella manica sta tutto nella capacità di spostare attivamente la posizione delle ruote, grazie a un sistema di sospensioni che si adatta in tempo reale a quello che trova sul percorso.
Durante l’ultima tornata di test il rover ha toccato velocità fino a circa 1 km/h, per un totale di 37 ore di guida distribuite su sette giorni. Può sembrare poco, ma rispetto agli attuali rover marziani della NASA si parla di un valore superiore di un intero ordine di grandezza. Il team del JPL ipotizza che, con prestazioni simili, in futuro sarà possibile organizzare vere traversate scientifiche sulla superficie lunare o marziana, coprendo distanze ben più lunghe di quelle raggiungibili oggi.
Sospensioni attive e intelligenza artificiale che impara da sola
Il progetto è partito con un’idea precisa: ripensare da zero il concetto di mobilità robotica planetaria. Per oltre trent’anni i rover americani hanno fatto affidamento sul collaudato sistema di sospensioni rocker-bogie, fedele compagno fin dai tempi del piccolo Sojourner. Stavolta però gli ingegneri hanno cambiato rotta, scegliendo sospensioni attive capaci di ridistribuire il peso tra le ruote a seconda degli ostacoli.
Il risultato è un mezzo che cambia modo di muoversi a seconda della situazione. Supera gradini, dune e pendenze ripide, e grazie alle quattro ruote sterzanti riesce persino a spostarsi di lato. Quando il terreno lo permette passa a una modalità con sospensioni passive, più parca dal punto di vista energetico. Prima di arrivare alla versione definitiva il team ha costruito vari prototipi e provato undici diverse configurazioni di sospensioni, con tanto di test su simulanti della regolite lunare per capire come si sarebbe comportato in condizioni vicine alla realtà.
Poi c’è il capitolo autonomia, forse il più affascinante. All’inizio ERNEST andava guidato a mano, con un joystick. Successivamente gli ingegneri hanno integrato algoritmi di apprendimento per rinforzo, una tecnica di intelligenza artificiale che permette ai robot di imparare provando e sbagliando. Per addestrarlo il JPL ha creato una simulazione virtuale del rover, riempita con dati raccolti sul campo. Sfruttando potenti cluster di calcolo è stato possibile far girare migliaia di ore di simulazione in pochi giorni.
Finita la fase di addestramento, ERNEST è stato portato nel Mars Yard del JPL, l’area che riproduce condizioni simili a quelle marziane. Lì ha mostrato di sapersi muovere da solo tra dune, detriti, pendii e gradini, senza bisogno di ordini continui.
Il passo successivo punta in alto: unire questa mobilità avanzata a una navigazione intelligente a lungo raggio, così che il rover sappia non solo superare un ostacolo ma anche scegliere da sé il percorso migliore, decidendo quando affrontare un tratto difficile e quando invece aggirarlo. Avviato nel 2022 con fondi interni del JPL, oggi il progetto ERNEST è sostenuto dal Mars Exploration Program della NASA e dall’Exploration Science Strategy and Integration Office.