Звёзды, математика и доля лунного абсурда: Astrobotic впервые вычислит π за пределами Земли

Частная космическая компания Astrobotic готовит необычный научный эксперимент , который состоится уже в этом году во время очередной лунной миссии. Один из её аппаратов — миниатюрный луноход CubeRover размером с коробку для обуви — помимо основной задачи получит и дополнительную, более оригинальную: вычисление числа π прямо на поверхности Луны.

Идея родилась после того, как инженеры компании заметили, что вычислительные мощности CubeRover используются не на полную. Часть времени процессор будет простаивать, поскольку не всё время его ресурсы требуются для управления движением или сбора информации. Чтобы найти нестандартное применение свободным мощностям, разработчики обратились к популяризатору математики и YouTube-блогеру Мэтту Паркеру, известному своими необычными подходами к вычислению числа π.

Сначала Паркер отнёсся к письму с сомнением — идея показалась ему слишком необычной. Пока он читал сообщение, в голове уже пронеслись две мысли: сначала — «вычислить π на Луне?!», потом — «похоже на розыгрыш». Однако, убедившись в подлинности предложения, он быстро согласился на участие.

Простого запуска стандартного алгоритма на борту лунохода Паркеру показалось недостаточно. Вместо этого Паркер предложил использовать уникальные данные, которые CubeRover соберёт во время движения по лунной поверхности, и на их основе генерировать случайные числа . Такой подход делает эксперимент не только оригинальным, но и напрямую связывает результат с самой миссией.

Методов приближения числа π с помощью случайных чисел известно немало. Один из самых известных — метод Монте-Карло. Его суть можно объяснить на простом примере: вообразите квадрат со стороной 2, внутри которого вписан круг радиусом 1. Если наугад выбирать точки внутри квадрата и подсчитывать, сколько из них оказываются внутри круга, то отношение числа таких попаданий к общему количеству попыток приблизит значение π/4. Если перенести этот принцип в трёхмерное пространство, точки распределяются уже внутри куба, а доля тех, что оказываются внутри сферы, позволяет получить приближённое значение числа π, опираясь на объёмные соотношения. Помимо этого, Паркер предлагает ещё один вариант — использовать формулы, описывающие площадь участков сферы. Этот способ особенно уместен в контексте миссии, ведь траектория движения CubeRover по лунной поверхности напоминает хаотичное блуждание, аналогичное случайному выбору точек, которое и лежит в основе таких вычислений.

В компании Astrobotic поддержали эту задумку, однако подчеркнули, что интеграция дополнительного кода в бортовую систему потребует серьёзных затрат. Чтобы убедиться, что эксперимент не повлияет на выполнение основной научной программы, инженерам пришлось провести техническую доработку. Общая стоимость проекта составила около 150 тысяч долларов. Для сбора этих средств Паркер обратился за поддержкой к своей аудитории — он рассказал о проекте на YouTube и запустил кампанию на Kickstarter .

Результаты кампании превзошли все ожидания: за четыре часа необходимая сумма была собрана, а сбор средств продолжался. По словам блогера, секрет успеха кроется в том, что математика объединяет . Многие участники проекта признавались, что всегда испытывали интерес к математике, но в школьные годы нередко ощущали себя чужими. Интернет помог им найти единомышленников.

При этом организаторы не пытаются придавать эксперименту искусственную научную значимость. Вычисление числа π на Луне вряд ли изменит представления о Вселенной или принесёт какие-либо практические результаты. Однако, как отмечает Паркер, суть проекта вовсе не в этом. Он хочет напомнить, что математика может быть не только сложной дисциплиной, но и захватывающим интеллектуальным развлечением, доступным каждому.

Отдельное внимание уделяется образовательному аспекту. Паркер приглашает к участию школьников и студентов. Любая команда, которая самостоятельно подсчитает приближённое значение числа π и подтвердит результат, сможет присоединиться к лунному эксперименту. Уже более ста учебных заведений и свыше двух тысяч молодых людей изъявили желание стать частью этой истории. Руководитель программы CubeRover и главный инженер Astrobotic Андреа Дэвис считает, что такая инициатива способна мотивировать будущих инженеров и исследователей. По её словам, возможность увидеть, как их усилия становятся частью реальной миссии, поможет молодым людям поверить, что участие в освоении космоса — это не фантазия, а вполне достижимая реальность.