Kada NASA-ini inženjeri žele isprobati nove ideje za istraživanje Marsa, najprije moraju stvoriti što vjernije „marsovske” uvjete ovdje na Zemlji. Zato se već desetljećima vraćaju u pustinje američkog Zapada – posebno u kalifornijski Death Valley i širi Mojave – gdje gole dine i hrapavi vulkanski obronci nude idealan, ali nemilosrdan poligon. Ove je godine taj krajolik ponovno postao učionica na otvorenom: tim iz Jet Propulsion Laboratoryja (JPL) proveo je dvije intenzivne terenske kampanje, krajem travnja i početkom rujna 2025., s tri istraživačka drona opremljena novom generacijom softvera za autonomnu navigaciju. Riječ je o sklopu rješenja koji se u JPL-u razvija pod programskim nazivom Extended Robust Aerial Autonomy – ambicioznom nastojanju da buduće letjelice iznad Marsa pouzdano lete i tamo gdje ih „varaju” monotone dine, a sigurno slijeću i ondje gdje je teren nabijen stijenama.

Od Ingenuityja do „otpornije” autonomije

Poticaj za novi val testiranja došao je izravno iz lekcija koje je ostavio Ingenuity, mali helikopter koji je 2021.–2024. dokazao da je pogonjen let moguć u rijetkoj marsovskoj atmosferi. U završnici svoje misije, tijekom niza preleta iznad jednoličnih, blago valovitih dina, Ingenuityjeva se vizualna odometrija povremeno dovodila u zabludu: tlo je svugdje „izgledalo” slično, kontrast je bio slab, a algoritam je teže procjenjivao stvarnu brzinu i pomak. Dana 18. siječnja 2024., na 72. letu, helikopter je doživio grub dodir s tlom i oštetio lopatice rotora; 25. siječnja NASA je potvrdila kraj njegove letne faze. Iako je letjelica spektakularno nadmašila plan (72 leta umjesto nekoliko planiranih), upravo su je monotone dine – paradoksalno – naučile najvažnijoj lekciji: autonomni sustavi moraju „čitati” i najdosadniji mogući prizor.

Zašto Death Valley i Mojave?

Smješten u srcu sjevernoameričkih pustinja, Death Valley desetljećima je NASA-in „proxy Mars”. Još od 1970-ih, kada su se ondje radila terenska pripremna mjerenja za misije Viking, to područje nudi dva krajnje različita, a za navigaciju jednako teška svijeta: gole, jednolične dine Mesquite Flat Sand Dunes i stjenovite padine područja koje istraživači kolokvijalno zovu Mars Hill. Na dinama softver lako gubi orijentire, jer su uzorci pijeska ponavljivi i siromašni detaljima. Na Mars Hillu, pak, previše je „prepreka”: rubovi, sjene i grube ploče kamena testiraju sposobnost sustava da u letu prepozna sigurne zone za slijetanje. Upravo ta kombinacija „prazno – prenapučeno” čini Death Valley idealnim poligonom za učenje sustava koji moraju raditi i ondje gdje kamera vidi premalo i ondje gdje vidi „previše”.

Letne kampanje 2025.: dva termina, jedna misija

Tijekom dviju kampanja – krajem travnja i početkom rujna 2025. – JPL-ov je tim, uz posebne dozvole uprave parka, izveo seriju kratkih letova u jutarnjim i kasnopopodnevnim „prozorima” kada su termika i vjetar predvidljiviji. Temperature su dosezale 45 °C, pa su raspored, logistika i zaštita opreme bili dio inženjerskog problema. Pod privremenim zaklonom (šator s ventilacijom) pratile su se telemetrija i video-tokovi, a nakon svakog leta slijedila je brza analiza i ponovno polijetanje s izmijenjenim parametrima. Za dodatnu varijaciju terena, dio je testova preseljen i na Dumont Dunes u Mojaveu – mjesto na kojem je NASA još 2012. provjeravala mobilnost rovera Curiosity – kako bi se softver izložio ritmičnim, nepravilno raspoređenim pješčanim valovima koji lako „prevare” algoritam.

Tri drona, tri uloge

Da bi se ubrzale iteracije, korištene su tri različito konfigurirane platforme. „Senzorska mula” nosila je više kamera i set izmjenjivih optičkih i polarizacijskih filtera; cilj je bio ispitati kako pojedini spektralni prozori pojačavaju lokalni kontrast na pijesku i pomažu detekciji mikrostruktura. Druga je letjelica bila „računalni trkač” – s bržom obradom na rubu (edge computing) gdje su se vrtele varijante vizualne odometrije, algoritmi detekcije značajki i procjene rizika. Treći je dron bio „baseline” – referenca za usporedbe – s postavkama koje su se minimalno mijenjale kako bi se svaka promjena mogla pripisati upravo onome što se doista testiralo.

Što točno znači „extended robust aerial autonomy”?

U središtu pristupa je višerazinska fuzija senzora i „svjesnost o vlastitoj nesigurnosti”. Na najnižoj razini, vizualna odometrija kombinira kadrove kamera s podacima inercijalnih mjerila (IMU) kako bi procijenila brzinu i položaj. No čim algoritam prepozna da scena gubi informativnost – primjerice zato što se nizovi pješčanih rebara ponavljaju, a sjene su kratke – sustav povećava pouzdanost alternativnim signalima (barometar, modeli vjetra, ograničenja dinamike leta). Usto može izvesti kratki „pop-up” manevar: uspinjanje nekoliko metara kako bi nakratko „promijenio perspektivu”, uhvatio reljef s većim kontrastom i resetirao nakupljenu pogrešku. Na višoj razini radi procjena rizika pri slijetanju: semantička segmentacija prizora (pijesak, kamen, sjena, tragovi) i brza mjera „hrapavosti” generiraju kartu kandidatskih zona, a planiranje odabire onu koja zadovoljava sigurnosne i znanstvene kriterije.

Geolozi kao suigrači softvera

Terenska geologija ovdje nije dekor nego dio algoritma. Geolozi su mapirali tipove pijeska, smjerove prevladavajućih vjetrova i mikro-reljefne „zamke” kako bi se telemetrija povezala s procesima koji oblikuju dine. Ako dron treba potražiti tragove sedimenta koji dulje zadržava vodu ili finu prašinu s potencijalno zanimljivim mineralnim signalima, sustav mora znati kada vrijedi uložiti energiju u prelet preko „teških” zona i gdje je najizglednije sigurno slijetanje. U praksi, to je sinergija znanosti i navigacije: karta rizika i karta geološkog interesa nastaju zajedno i natječu se za isti cilj – bolju znanost bez nepotrebnog rizika.

Što je donijela praksa: konkretni dobitci

Već nakon dviju kampanja zabilježeni su opipljivi napretci. Utvrđene su kombinacije filtera koje poboljšavaju praćenje tla nad jednoličnim scenama; validirane su taktike kratkih „pop-up” uspona za resetiranje pogreške; a novi su algoritmi za odabir mjesta slijetanja u „zatrpanim” scenama poput Mars Hilla pokazali veću robusnost na sjene i geometrijske varke. Testirane su i procedure „povratka s ruba” – što učiniti kada sustav detektira rast nesigurnosti u vlastitoj procjeni položaja – kako bi se spriječio domino-efekt pogrešaka. Posebna pozornost posvećena je kratkotrajnim pješčanim vrtlozima („blowback”) koji mogu zasuti senzore: razvijene su brze rutine čišćenja podataka i detekcije anomalnog šuma.

Širi kontekst: 25 tehnologija za Crveni planet

Letna testiranja dio su šireg portfelja Mars Exploration Programa, koji je tijekom 2024. i 2025. podupro dvadeset i više razvojnih pravaca – od autonomije i komunikacija do preciznog slijetanja (EDL) i boljeg „računanja na rubu”. Ideja je jasna: budući roboti moraju donositi više dobrih odluka na samom terenu, bez čekanja na upute sa Zemlje (što zbog kašnjenja signala može trajati i preko 20 minuta u jednom smjeru), a prikupljeni podaci trebaju biti kvalitetniji već „u prvom prolazu”. U planovima se spominju i naprednije zrakoplovne platforme (npr. koncepti tipa Mars Science Helicopter) te rojni sustavi s više manjih helikoptera u različitim ulogama – od izviđanja i mapiranja do releja za komunikaciju i logističke dostave malih tereta.

Ingenuity kao uzor – i upozorenje

Ingenuityjeva ostavština je dvostruka: inspirirala je val novih ideja, ali je i vrlo konkretno pokazala gdje su ograničenja vizualne navigacije. Analize objavljene krajem 2024. potvrdile su da su jednolične dine dovele do pogrešnih procjena horizontalnih brzina pri dodiru, što je najvjerojatnije rezultiralo oštećenjem lopatica. Te su spoznaje sada prevedene u zahtjev za „otpornijom” autonomijom: sustav mora znati kada mu je scena „siromašna” i kako to kompenzirati, a postupci slijetanja moraju biti tolerantniji na kratkotrajne pogreške.

Robot-psi u White Sandsu: što rade četveronožni izviđači

Kalifornijska pustinja nije jedino mjesto ovoga ljeta. U kolovozu 2025. znanstvenici i inženjeri iz NASA-ina Johnson Space Centera s partnerskim sveučilištima proveli su pet dana na gipsanim dinama Nacionalnog parka White Sands u Novom Meksiku. Tamo su trenirali četveronožne robote – „robotske pse” – za kretanje po rahloj, svijetloj podlozi, fuziju LIDAR-a, stereo-vida i inercije te za osnovne znanstvene zadatke poput prepoznavanja slojeva i uzimanja uzoraka. Takve platforme mogu prve ući u izazovnije terene, mapirati zaklone od vjetra, označiti sigurne zone za slijetanje zračnih vozila i postaviti privremene meteorološke i komunikacijske čvorove. U kombinaciji s dronovima, riječ je o simbiozi kopna i zraka koja budućim misijama otvara ambicioznije profile istraživanja.

Atmosfera koja „pucketa”: zašto je meteorologija bitna i za let

Nedavna zapažanja električnih pražnjenja („mini-munja”) u atmosferi Marsa, povezanih s prašinskim đavlima, podsjećaju da okolina nije statična kulisa. Za zračne platforme to znači još jedan ulaz u model rizika: prepoznati uzorke koji prethode takvim pojavama, promijeniti visinu, skratiti rutu ili odgoditi slijetanje. Usporedno, na letjelice sve više dolazi robusnije računalstvo (HPSC) koje omogućuje složenije modele u realnom vremenu, uključujući nadzirano učenje na samoj misiji: dron gradi „dnevnik situacija” i kroz tjedne rada postaje bolji u predviđanju vlastitih slabosti.

Operativna koreografija: brifing – let – analiza – iteracija

Na terenu je sve izgledalo kao mala svemirska misija. Dan je počinjao brifingom s prognozom vjetra i insolacije, definiranjem eksperimenata i podjelom uloga. Slijedili su kratki letovi s jasno zadanim ciljevima, potom trenutno preuzimanje logova, sinkronizacija video-okvira i grafova te brzi statistički izračuni: koliko je rastao drift, koja je bila gustoća „pouzdano detektiranih” značajki, gdje je semantička segmentacija bila u pravu, a gdje je pogriješila. Uspješni scenariji vraćali su se u zrak s manjim korekcijama; problematični su se reproducirali u simulatoru prije iduće izmjene. Takav ritam zatvara petlju učenja i čuva vrijeme na terenu, koje je u pustinjskim uvjetima dragocjeno.

Tehnika ispod haube: senzori, filteri, semantika

Najveći dobici pokazali su se ondje gdje se spajaju dobar hardver i pametan softver. Različiti optički i polarizacijski filteri pomogli su istaknuti rubove i mikroteksture pijeska čak i kada su sjene minimalne. Semantička segmentacija – podjela scene na kategorije poput „pijesak”, „kamen”, „sjena”, „trag” – omogućila je algoritmu da zanemari varljive signale (npr. tamne sjene koje izgledaju kao „rupice”) i sigurnije procijeni hrapavost i nagib. Usto su uvedene brze rutine za „ispitivanje” vlastite nesigurnosti: ako model procijeni da pogreška raste iznad praga, sustav traži dodatni informativni kadar ili korigira profil leta.

Logistika i zaštita okoliša: kako letjeti u zaštićenom području

Death Valley je strogo zaštićen nacionalni park, pa su letovi dopušteni samo uz posebne dozvole i stroge protokole. Ove je godine JPL-ov tim dobio tek treću takvu dozvolu ikad. Letovi su bili vremenski i prostorno ograničeni, koridori pažljivo definirani, a sve kako bi se smanjio utjecaj na posjetitelje i osjetljivi okoliš. Istodobno, upravo ta suradnja s upravom parka naglašava važnost mjesta: Death Valley nije samo spektakl, već i živ laboratorij koji pomaže razumjeti pustinjske procese na Zemlji – i svjetove izvan nje.

Pogled unaprijed: od prototipa do misija

Što slijedi? Kratkoročno, novi se algoritmi „kalibriraju” na sve bogatijem skupu letnih podataka i uspoređuju s marsovskim opažanjima (npr. snimkama Perseverancea i orbiterâ). Srednjoročno, oni ulaze u demonstratore i koncepte koji se spominju u planovima Mars Exploration Programa za iduće desetljeće: napredni znanstveni helikopteri, zrakoplovno-kopnene ekipe i logističke misije male nosivosti. Dugoročno, cilj je jasan: robotske letjelice koje nad Marsom lete dalje, slijeću sigurnije i rade smislenije znanstvene zadatke – čak i u najnezahvalnijim terenima. Ako autonomija uspije „čitati” pijesak bez šara i spretno birati mjesta slijetanja među stijenama, znanost će dobiti i širinu i dubinu kakvu dosad nismo mogli planirati.