Ảnh: NASA thử nghiệm rover ERNEST cho Mặt Trăng và Sao Hỏa ở sa mạc California

Ảnh: NASA thử nghiệm rover ERNEST cho Mặt Trăng và Sao Hỏa ở sa mạc California

Khi các rover Perseverance và Curiosity vẫn đang tiếp tục công việc khám phá ấn tượng trên Sao Hỏa, NASA đang tiến hành thử nghiệm nâng cao cho thế hệ rover kế tiếp mang tên ERNEST. Những bức ảnh từ kỳ thử nghiệm tại sa mạc Colorado, miền Nam California, không chỉ đẹp về mặt thị giác mà còn cung cấp cái nhìn chuyên sâu về thiết kế cơ khí và hệ thống cảm biến sẽ hỗ trợ nhiệm vụ trong tương lai trên cả Mặt Trăng và Sao Hỏa.

ERNEST là gì và vì sao nó khác biệt?

ERNEST là viết tắt của Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain — một mẫu nguyên mẫu (prototype) được thiết kế để vượt địa hình dốc, gồ ghề mà các rover truyền thống như Curiosity và Perseverance có thể gặp khó khăn. Khác với cấu hình sáu bánh của Curiosity/Perseverance, ERNEST có bốn bánh nhưng được trang bị cơ cấu nâng hạ từng bánh độc lập. Điểm khác biệt đó biến hạn chế có thể thành lợi thế: khả năng nâng, hạ bánh giúp xe thích ứng với chướng ngại, thay đổi góc nghiêng thân xe để giữ cân bằng, và vượt qua bậc cao hay khe nứt mà các rover khác có thể bị ‘stuck’.

Thông số đáng chú ý: ERNEST dài khoảng 1,2 mét (4 feet). Trong đợt thử nghiệm thực địa, rover đã di chuyển khoảng 26 km (khoảng 16 miles) qua sa mạc với “can thiệp tối thiểu” từ kỹ sư JPL — quãng đường này mất 37 giờ, và NASA cho biết tốc độ trung bình của ERNEST nhanh hơn *orders of magnitude* so với rover hiện hành trên Sao Hỏa.

Chuyên môn nhiếp ảnh: Vì sao những bức ảnh thử nghiệm lại ấn tượng?

Những bức ảnh của JPL cung cấp một “cái nhìn chất lượng cao” về ERNEST. Về mặt nhiếp ảnh, nhiều yếu tố khiến ảnh trở nên thuyết phục:

• Ánh sáng và tương phản: Sa mạc cho ánh sáng mạnh, tạo bóng sâu giúp làm nổi kết cấu kim loại, bánh xe và chi tiết cơ khí. Để giữ được chi tiết vùng sáng và tối, nhiếp ảnh gia thường chụp ở định dạng RAW và xử lý dải động (dynamic range) bằng kỹ thuật HDR hoặc tone mapping.
• Góc chụp và phối cảnh: Ảnh cận cảnh thể hiện cơ cấu nâng bánh, ảnh toàn cảnh (wide-angle) cho cảm nhận quy mô và môi trường. Ảnh tele tạo hiệu ứng nén phối cảnh, làm nổi bật rover như một chủ thể cô lập trong biển sa mạc.
• Kỹ thuật ghi chuyển động: Khi rover di chuyển trong thời gian dài, timelapse hoặc stop-motion giúp kể câu chuyện hành trình 37 giờ trong vài phút; trong khi ảnh chụp nhanh (fast shutter) đóng băng chuyển động cho thấy bánh và bụi bị xới.
• Sử dụng flycam / UAV: Ảnh và video trên cao cung cấp bố cục tổng thể, so sánh quy mô rover với địa hình; độ ổn định và gimbal là thiết yếu để cho ra khung hình sắc nét.

Về mặt xử lý hậu kỳ, JPL thường duy trì màu sắc khá trung tính, chú trọng phục hồi chi tiết bề mặt và kết cấu nhằm phục vụ mục đích kỹ thuật — khác với ảnh stylistic magazine, nơi màu sắc có thể được tăng cường để thu hút cảm xúc.

Chi tiết thử nghiệm tại sa mạc California

Đợt thử nghiệm vừa qua đặt ERNEST vào một loạt điều kiện địa hình và ánh sáng tương tự những gì dự kiến gặp trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa: sỏi, đá tảng, cát lún, và dốc. Theo Issa Nesnas — principal technologist tại JPL và trưởng nhóm tự trị cho ý tưởng rover dài tầm xa cho Mặt Trăng — thử nghiệm giúp tinh chỉnh cả phần cứng di chuyển lẫn phần mềm tự hành (autonomy software) để đảm bảo rover có thể đi quãng đường dài, xử lý ánh sáng thay đổi và tránh chướng ngại mà không cần chỉ huy liên tục từ Trái Đất.

James Keane, nhà khoa học hành tinh của JPL tham gia các nhiệm vụ Mặt Trăng, mô tả ERNEST có thể dùng để thực hiện một “chuyến hành trình khoa học” trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa — tức là di chuyển qua nhiều khu vực, thu thập mẫu, khảo sát địa hình với phạm vi lớn hơn so với rover hiện tại.

Quá trình từ ý tưởng tới nguyên mẫu đã bắt đầu từ 2022, với nhiều vòng thiết kế, thử nghiệm ảo (simulation) và prototyping. Việc đưa nguyên mẫu ra thực địa là bước tiến lớn—bạn có thể thấy rõ điều khiển động học bánh, sự linh hoạt của hệ treo và hoạt động của cảm biến trong chuỗi ảnh thử nghiệm.

Khía cạnh kỹ thuật: hệ di chuyển và tự chủ

Những điểm kỹ thuật cần lưu ý:

• Điều khiển bánh độc lập: Giúp xe có khả năng thay đổi chiều cao từng góc bánh, cho phép duy trì độ bám và ổn định khi vượt chướng ngại.
• Số lượng bánh: 4 bánh thay vì 6 khiến hệ truyền động đơn giản hơn, trọng lượng nhẹ hơn và giảm ma sát; nhưng đòi hỏi hệ điều khiển phức tạp để đảm bảo ổn định trên địa hình nghiêng.
• Tự chủ (autonomy): Hệ thống phần mềm nhận diện chướng ngại, lập bản đồ địa hình theo thời gian thực, và quyết định lộ trình tối ưu với can thiệp tối thiểu từ con người.
• Cảm biến và dẫn đường: Kết hợp lidar / stereo camera / IMU để xác định vị trí, so khớp địa hình, và thực hiện quy hoạch đường đi.

Những công nghệ này không chỉ có giá trị khi hành trình trên Sao Hỏa mà còn cần cho sứ mệnh Mặt Trăng, nơi điều kiện ánh sáng (như bóng sâu từ rìa crater) và địa hình dốc có thể gây thách thức cho nhận diện quang học.

Góc nhìn nhiếp ảnh kỹ thuật: ghi lại thử nghiệm cho mục đích khoa học và truyền thông

Ảnh thử nghiệm phục vụ hai nhóm đối tượng khác nhau: kỹ sư cần dữ liệu chính xác để phân tích hiệu năng cơ khí và cảm biến; công chúng cần hình ảnh truyền cảm để hiểu tiến trình công nghệ. Vì vậy, đội ngũ truyền thông của JPL thường chụp cả kiểu “kỹ thuật” (chi tiết, macro, ảnh RAW đầy đủ EXIF) lẫn kiểu “truyền thông” (toàn cảnh, góc rộng, màu sắc sống động). Một số yếu tố nhiếp ảnh quan trọng trong bối cảnh này:

• Độ phân giải và chi tiết: Ảnh phục vụ phân tích cần đủ độ phân giải để phóng to xem mòn, vết xước, hoạt động khớp nối.
• Đo sáng và cân bằng trắng: Đảm bảo ánh sáng trực tiếp mạnh của sa mạc không làm cháy sáng vùng highlight; sử dụng bracketing nếu cần.
• Chụp đa góc: Ghi nhận hành trình từ nhiều vị trí ảnh hưởng đến đánh giá khả năng vượt chướng ngại.
• Ghi chú và đối chiếu dữ liệu: Gắn timestamp, vị trí GPS và tham chiếu cảm biến vào metadata để liên kết hình ảnh với dữ liệu thử nghiệm.

Máy ảnh, ống kính và thiết bị thường dùng khi chụp thử nghiệm rover

Dưới đây là danh sách thiết bị và cấu hình phổ biến mà nhiếp ảnh gia hay ekip kỹ thuật sử dụng khi ghi lại các thử nghiệm rover:

• Máy ảnh mirrorless hoặc DSLR full-frame (để có dải động và độ phân giải cao).
• Ống kính wide 16-35mm cho cảnh toàn cảnh; 70-200mm để chụp chi tiết từ xa; 300mm hoặc 400mm cho cảnh tele khi cần nén phối cảnh.
• Bộ lọc phân cực (CPL) để giảm lóa trên đá và kim loại; ND cho timelapse ban ngày.
• UAV (drone) với gimbal 3 trục và ống kính cố định, quay 4K/6K để có cảnh trên cao ổn định.
• Bộ pin dự phòng, ổ cắm sạc di động, vật dụng che nắng cho màn hình để đọc sáng ở ngoài trời.

Mẹo chụp khi bạn muốn tái tạo phong cách ảnh thử nghiệm rover

Nếu bạn là nhiếp ảnh gia muốn ghi lại thử nghiệm tương tự, cân nhắc những mẹo sau:

• Chụp RAW và giữ EXIF: Giúp xử lý thay đổi cân bằng trắng, phục hồi highlight/shadow mà không mất dữ liệu.
• Sử dụng histogram: Tránh vùng bị ám xạ (clipping) ở highlight và shadow.
• Tập trung vào kết cấu: Chụp cận để làm nổi chi tiết cơ khí, mối hàn, bề mặt bánh xe.
• Shoot nhiều tốc độ màn trập: Fast shutter để đóng băng bánh xe, slow shutter để ghi bụi động và thể hiện chuyển động.
• Chuẩn bị cho điều kiện thời tiết: Sa mạc có nhiệt độ cao ban ngày và gió mạnh, bảo vệ máy trước bụi.

Tác động khoa học và tương lai của ERNEST

ERNEST được kỳ vọng mở ra các kiểu sứ mệnh mới: rover di chuyển tầm xa để kết hợp khảo sát đa điểm, thu thập mẫu từ khu vực rộng hơn và khảo sát địa hình dốc mà rover truyền thống khó tiếp cận. Nếu thành công, ERNEST có thể là nền tảng cho sứ mệnh làm bản đồ địa chất tỉ mỉ, khảo sát tài nguyên, hoặc thậm chí vận chuyển thiết bị nhỏ giữa các vị trí nghiên cứu.

Một điểm đáng chú ý là khả năng hoạt động trên cả Mặt Trăng lẫn Sao Hỏa — hai môi trường có yêu cầu khác nhau về nhiệt độ, bụi và ánh sáng. Do đó, các bài thử nghiệm như tại sa mạc California là bước cần thiết để mô phỏng những thách thức đó trong môi trường dễ tiếp cận hơn, cho phép lặp thiết kế nhanh hơn trước khi đưa lên vũ trụ.

Video thử nghiệm

Đoạn phim cho thấy hành trình 37 giờ, phản ánh khả năng lập kế hoạch đường đi tự động và sự bền bỉ của hệ cơ khí.

Ảnh có thể là nguồn dữ liệu

Không chỉ là hình ảnh minh họa, ảnh thử nghiệm còn được sử dụng để phân tích: nhận diện mòn, theo dõi hoạt động giảm ma sát, kiểm tra tính chính xác các phép đo quang học của camera tích hợp. Vì vậy metadata, ảnh thô và chuỗi ảnh theo thời gian là dữ liệu quý cho việc tinh chỉnh thuật toán tự hành.

Kết luận tạm thời: ERNEST còn nhiều hứa hẹn

ERNEST vẫn đang trong giai đoạn prototype và có thể còn vài năm nữa mới bay ra không gian. Tuy nhiên, kết quả thử nghiệm ban đầu cho thấy bước tiến lớn trong thiết kế mobility và autonomy cho rover thế hệ mới. Ai mà biết, khám phá lớn tiếp theo trên Mặt Trăng hay Sao Hỏa có thể bắt nguồn từ một chuyến “road trip” như trong thử nghiệm này.

Image credits: NASA/JPL-Caltech

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. ERNEST là viết tắt của gì?

ERNEST viết tắt của Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain — nghĩa là rover khám phá chuyên đi trên địa hình dốc, khắc nghiệt.

2. ERNEST khác gì so với Perseverance hay Curiosity?

ERNEST có 4 bánh với hệ thống nâng hạ bánh độc lập, tập trung vào khả năng vượt dốc và di chuyển tầm xa với tốc độ cao hơn. Curiosity và Perseverance có cấu hình sáu bánh với hệ treo rocker-bogie phù hợp cho ổn định, nhưng hạn chế trên các sườn dốc rất cao.

3. ERNEST đã di chuyển được bao xa trong thử nghiệm?

Trong đợt thử nghiệm tại sa mạc Colorado, ERNEST di chuyển khoảng 26 km (khoảng 16 miles) trong 37 giờ với sự can thiệp tối thiểu từ con người.

4. ERNEST sẽ đi đến Mặt Trăng hay Sao Hỏa trước?

Hiện chưa có quyết định cuối cùng — ERNEST được thiết kế để hoạt động trên cả hai hành tinh/trăng. Quyết định phụ thuộc vào chương trình khoa học, tài trợ và lịch trình phóng của NASA.

5. Những bức ảnh thử nghiệm được chụp bằng thiết bị nào?

JPL sử dụng tổ hợp máy ảnh chuyên dụng, drone, và camera cao tốc để ghi lại dữ liệu. Ảnh phục vụ cả mục đích truyền thông lẫn phân tích kỹ thuật đều được chụp ở định dạng RAW và gắn metadata đầy đủ.

6. Có thể xem thêm ảnh và video về ERNEST ở đâu?

Bạn có thể theo dõi các kênh truyền thông của NASA/JPL và các bài tổng hợp ảnh, phân tích kỹ thuật trên các trang tin khoa học. Đồng thời, dancamera.vn sẽ cập nhật phân tích nhiếp ảnh kỹ thuật liên quan đến các thử nghiệm như thế này — hãy ghé thăm dancamera.vn để đọc thêm các bài phân tích ảnh, hướng dẫn chụp sa mạc và review thiết bị phù hợp.

7. Nếu tôi là nhiếp ảnh gia, tôi nên chuẩn bị gì khi đi chụp thử nghiệm tương tự?

Chuẩn bị máy ảnh chụp RAW, ống kính wide và tele, bộ lọc CPL/ND, drone (nếu được phép), pin dự phòng, và đồ bọc chống bụi. Luôn tôn trọng khu vực thử nghiệm và tuân thủ quy định an toàn do ban tổ chức đặt ra.

8. Ảnh thử nghiệm có thể được dùng cho nghiên cứu khoa học không?

Có. Ảnh đóng vai trò dữ liệu quan trọng trong việc đánh giá mòn, hiệu năng hệ thống và chỉnh sửa thuật toán tự hành khi kết hợp với dữ liệu cảm biến khác.

Nếu bạn quan tâm đến kỹ thuật nhiếp ảnh ghi lại các dự án không gian, thiết bị phù hợp để chụp ngoại cảnh khắc nghiệt, hay phân tích hình ảnh kỹ thuật, hãy theo dõi và đọc thêm tại dancamera.vn — nguồn tin, hướng dẫn và review thiết bị dành cho nhiếp ảnh gia chuyên và không chuyên.

Thông tin trong bài dựa trên báo cáo và thông cáo báo chí từ NASA/JPL cùng các nguồn tin khoa học công khai.