三脚ロボットが小惑星へのジャンプ能力をテストする様子をご覧ください

宇宙飛行士は、地球の重力から数日、数週間、あるいは数か月離れる前に、NASA の有名な放物線飛行で訓練を受ける。改造されたジェット旅客機でのこの激しい飛行中、訓練生は飛行機の急激な上下運動によって無重力環境が作られ、胃が痛くなるような一連の上下運動を経験する。しかし最近、ロボットが人間と同様の訓練を受けた。おそらく、ロボット自身の宇宙への旅を控えているのだろう。

数年前、スイスのチューリッヒ工科大学の学生 8 人が SpaceHopper の設計に協力しました。小惑星のような低重力環境に対応するために特別に設計されたこの小型の 3 本足ロボットは、（ご想像のとおり）周囲を飛び回るように設計されています。深層強化学習によるシミュレーションでトレーニングされたニューラル ネットワークを使用して、SpaceHopper はジャンプし、小惑星の低重力を利用して惰性で移動し、空中で方向を定めて安定してから安全に地面に着陸するように構築されています。そこから、このプロセスを繰り返して、効率的に長距離を移動します。

しかし、コンピューターシミュレーションで理論的に動作するマシンを設計することと、それを現実世界で構築してテストすることは別のことです。

SpaceHopper を最も近い小惑星に送るのは、試験飛行を行う方法としては、必ずしも費用対効果が高くなく、簡単な方法でもない。しかし、欧州宇宙機関と無重力飛行機の飛行を専門とする企業 Novespace のおかげで、このロボットは次善の策としてその動きをテストすることができた。

研究者らは、最近の30分間の放物線飛行中に、NovespaceのエアバスA310機内の小さな囲いの中でSpaceHopperを30回以上無重力シミュレーションを実行させた。各シミュレーションは20～25秒間続いた。ある実験では、飛行機が無重力状態に達した後、操縦者がロボットを空中で解放し、脚の動きだけで特定の方向に再配置する様子を観察した。2番目のテストでは、研究チームはSpaceHopperを地面から飛び降りて方向転換し、近くの安全ネットに静かに衝突するようにプログラムした。

放物線飛行は完全な無重力環境を作り出すため、SpaceHopper は仮想の小惑星よりも重力の弱い環境でデビューを果たしました。このため、ロボットは微小重力環境のように「着陸」することはできませんでしたが、リアルタイムで方向を定めて調整する能力を実証したことは、研究者にとって大きな前進でした。

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「その瞬間まで、これがどれほどうまく機能するのか、ロボットが実際に何をするのか、まったくわかりませんでした」と、SpaceHopper チームのメンバーである Fabio Bühler 氏は、ETH Zürich の最近のハイライト ビデオで語っています。「だからこそ、これが機能するのを見てとても興奮しました。肩の荷が下りたような気がしました。」

SpaceHopper の開発者たちは、このジャンプロボットをいつか小惑星に送り込めば、天文学者が宇宙の歴史について新たな知見を得たり、太陽系の初期時代に関する情報を得たりできると考えている。さらに、多くの小惑星には貴重な希土類金属が豊富に含まれており、国内の多くの産業に大きな利益をもたらす可能性がある資源である。