Tre piccoli rover della NASA atterreranno sul lato della Luna rivolto verso la Terra con un'unica istruzione: decidere tra loro come esplorare un'area di terreno. La missione Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration, nota come CADRE, è un banco di prova per rover lunari autonomi che lavorano come una squadra. Il lancio è previsto a bordo della missione IM-3 della NASA alla fine del 2026.
Cosa faranno i rover CADRE
I tre rover trascorreranno circa due settimane a mappare il terreno come un gruppo che si coordina in autonomia. Nessun operatore li guiderà con un joystick e nessun essere umano approverà ogni singola svolta. I rover eleggeranno un leader tra loro e si assegneranno i compiti da soli. Quando uno dei rover rimarrà con poca carica, il gruppo ridefinirà i piani collettivamente.
Se la missione avrà successo, sarà la prima volta che la NASA fa operare più rover al di fuori della Terra come un unico sistema autonomo.
Nei test a terra presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, i rover hanno dimostrato questa capacità di coordinamento. Di fronte a ostacoli imprevisti, hanno ripianificato i percorsi come gruppo. Quando la batteria di un rover si è scaricata, l'intera squadra si è fermata in modo che tutti e tre potessero proseguire insieme.
Perché al Polo Sud lunare la guida da remoto non funziona
La NASA sta valutando future missioni al Polo Sud lunare, dove il ghiaccio d'acqua si trova in crateri che non vedono la luce del Sole da miliardi di anni. Se quel ghiaccio potesse essere scisso chimicamente in propellente e aria respirabile, permetterebbe di avere depositi di carburante e supporto vitale prodotti direttamente sulla Luna. Oggi l'unica domanda per quel ghiaccio proviene da contratti governativi, e un'attività che deve essere supervisionata da 384.000 chilometri (239.000 miglia) di distanza difficilmente diventerà un mercato.
Il terreno stesso interrompe le comunicazioni. I comandi raggiungono un rover tramite satelliti relay, e i bordi dei crateri possono bloccare la linea di vista verso questi ripetitori. Un rover che scende in un cratere in ombra può perdere il contatto per tutta la durata del tragitto.
Perdere il contatto costa anche energia. Un rover polare ricarica la batteria solo quando il Sole è alto. La notte dura circa due settimane terrestri e ai poli solo poche creste restano illuminate a lungo. Un rover fermo in attesa di istruzioni consuma energia immagazzinata che non può rimpiazzare finché non torna la luce solare.
Altre condizioni aumentano la difficoltà. La luce può passare dall'abbagliamento diretto all'ombra totale mentre un rover scende da un bordo illuminato, per cui una fotocamera che funzionava in cima può diventare cieca sul fondo. Sulla Luna non esiste il GPS, quindi i rover devono costruire da soli le proprie mappe a partire dai dati di fotocamere e sensori. Nelle regioni perennemente in ombra le temperature scendono sotto i -170 gradi Celsius (-274 gradi Fahrenheit).
La polvere lunare è un ulteriore pericolo. Una carica elettrica la solleva dal suolo e miliardi di anni di impatti di micrometeoriti hanno reso ogni granello affilato e tagliente. Erode i cuscinetti delle ruote, si infiltra oltre le guarnizioni e può appannare le lenti delle fotocamere da cui dipende la navigazione. Tenere la polvere lontana dalle parti in movimento resta un problema irrisolto.
Perché una squadra batte un singolo rover
Un rover solitario inviato in un cratere è una missione ad alto rischio. Se resta bloccato, la campagna finisce, e se i suoi strumenti si guastano, nessun'altra macchina può effettuare le misurazioni. Una squadra multirobot distribuisce il rischio e divide il lavoro. Un rover potrebbe trasportare i sensori e un altro la trivella, mentre un lander su una cresta illuminata fa da centro per energia e comunicazioni.
Durante un blackout, una squadra che dipende dalla Terra per i comandi deve fermarsi. Una squadra autonoma ridistribuisce i compiti tra i suoi membri e sceglie il prossimo obiettivo che può raggiungere e portare a termine con l'energia rimasta. Il tempo che sarebbe stato morto diventa tempo di lavoro.
Cosa resta da dimostrare e cosa può mostrare CADRE
Una campagna al Polo Sud dovrebbe durare mesi. Nessuna squadra di robot ha ancora lavorato così intensamente, per così tanto tempo e così lontano da qualsiasi aiuto. Gli ingegneri stanno sviluppando sistemi che permettano ai rover di navigare senza posizionamento satellitare e di prendere decisioni a bordo, ma questo software non è ancora stato testato in superficie.
La missione cinese Chang'e-7 era in attesa presso il sito di lancio di Wenchang, sull'isola di Hainan, a metà agosto 2026, con il lancio previsto entro la fine dell'anno. Il suo lander, il rover e la sonda "saltellante" sono pensati per lavorare in squadra al polo, e la sonda è progettata per balzare all'interno di crateri perennemente in ombra.
L'analisi che segue è una nostra lettura di questi fatti. CADRE mette alla prova un problema più circoscritto rispetto a quello del programma polare. Atterra sul lato visibile dalla Terra, non al polo, e opera per circa due settimane, non per mesi. Utilizza tre macchine con lo stesso scopo, non una flotta eterogenea. Un risultato positivo dimostrerebbe che il processo decisionale di gruppo funziona sulla superficie lunare. Non dimostrerebbe però che l'approccio regga a mesi di polvere, freddo e blackout ripetuti.
I test a terra al JPL sono finora l'unica prova che i comportamenti di squadra funzionano, e riguardavano la ripianificazione dei percorsi e la pausa condivisa in caso di batterie scariche. Le prestazioni in superficie saranno la prima verifica della tenuta di quei comportamenti con l'illuminazione e i vuoti di comunicazione reali della Luna.
C'è poi una questione aperta sugli standard. Non esiste un metodo condiviso che consenta a un rover costruito da un'azienda di passare un compito a un mezzo realizzato da un'altra, o di stabilire quale macchina lavori per prima sul fondo di un cratere. I tre rover di CADRE evitano il problema perché condividono lo stesso progetto. Un'economia lunare basata sul ghiaccio coinvolgerebbe probabilmente più costruttori, quindi andranno definite le regole di coordinamento, non solo il software interno a ciascun robot.
CADRE mostrerà se tre piccoli rover riescono a ragionare insieme sulla Luna. Se una dozzina di macchine di costruttori diversi possa fare lo stesso, in modo affidabile, per anni, è la domanda che resta aperta.