Самоуправляващият се марсоход на НАСА „поема волана“

Първи двигател на постоянство Autonav: Постоянството зависи от лявата и дясната навигационна камера. Показаното тук изобразяване комбинира перспективата на две роувър камери по време на първото шофиране на ровера, използвайки AutoNav, функцията за автоматична навигация. Кредит: NASA / JPL-Caltech

Най-новият ровър на агенцията пътува около Марс с помощта на ново подобрена автоматична система за навигация.

Най-новият шестколесен робот на НАСА на Марс, сондата за постоянство, започва епично пътуване през пода на кратера в търсене на признаци на древен живот. Това означава, че екипът на марсохода е задълбочен в планирането на навигационните маршрути, изработването на инструкции за излъчване и дори носенето на специални 3D очила, за да помогне за определянето на маршрута им.

Но все по-често марсоходът ще се самоуправлява, използвайки мощна автоматизирана навигационна система. Наречена AutoNav, тази подобрена система 3D картографира терена пред вас, идентифицира опасности и начертава маршрут около всякакви препятствия без допълнителни указания от контролерите на земята.

„Имаме способност, наречена„ мислене по време на шофиране “, каза Ванди Верма, главен инженер, плановик на роувър и шофьор в лабораторията за реактивно задвижване на НАСА в Южна Калифорния.

3D очила, използвани за шофиране на Rover: Ванди Верма, инженер, който сега работи с марсохода на НАСА, е показан тук, като шофьор за марсохода Curiosity. Шофьорите на роувър все още използват специалните 3D очила, които носите, за да открият лесно промените в терена, които роувърът може да се наложи да избегне. Източник: NASA / JPL-Caltech

Тази способност, заедно с други подобрения, може да позволи на упоритостта да достигне максимална скорост от 393 фута (120 метра) в час; Неговият предшественик, Curiosity, оборудван с по-ранна версия на AutoNav, покрива около 20 метра в час, докато се изкачва на връх Шарп на югоизток.

„Ускорихме AutoNav четири или пет пъти“, каза Майкъл Макхенри, лидер в мобилността и част от екипа на плановиците на Jet Propulsion Laboratory. „Ние караме много по-далеч за много по-малко време, отколкото Curiosity показа.“

Тъй като Постоянството започва първата си научна кампания на територията на кратера Jezero, AutoNav ще бъде ключова характеристика, която ще помогне да се свърши работата.

Този кратер беше езеро, когато преди милиарди години Марс беше по-влажен, отколкото е днес, а дестинацията за постоянство беше суха делта на реката на ръба на кратера. Ако животът се беше установил на Марс рано, там можеше да се намерят признаци. Марсоходът ще събере проби на разстояние 15 мили (15 километра), след което ще подготви пробите за събиране при бъдеща мисия, която ще ги върне на Земята за анализ.

„Ще можем да стигнем там, където учените искат да отидат много по-бързо“, каза Дженифър Троспер, която е работила върху всеки от марсоходите на НАСА и е мениджър на проекта „Марс 2020 Perseverance“. „Сега сме в състояние да караме през този по-сложен терен, вместо да го заобикаляме: това не е нещо, което сме били в състояние да правим преди.“

Човешкият елемент

Разбира се, постоянството не може да има само AutoNav. Участието на екипа на Rover остава от решаващо значение за планирането и воденето на пътя на постоянството. Цял екип от професионалисти разработва навигационен маршрут, заедно с планирането на роувър дейност, независимо дали изследва интересна геоложка характеристика по пътя към дестинацията си или скоро вземане на проби.

Компютърна симулация на първия двигател за постоянство Autonav: Тази компютърна симулация показва космическия кораб Persevering Mars на НАСА, когато прави първата си команда, използвайки функцията за автоматична навигация, която му позволява да избягва камъни и други опасности, без да се дава информация от инженерите на земята. Кредит: NASA / JPL-Caltech

Поради забавянето на радиосигнала между Земята и Марс, те просто не могат да преместят марсохода напред с помощта на джойстика. Вместо това те сканират сателитни изображения, понякога носещи тези 3D очила, за да видят повърхността на Марс в близост до марсохода. След като екипът спре, те изпращат инструкциите на Марс, а марсоходът ги изпълнява на следващия ден.

Колелата за постоянство също са променени, за да помогнат за това колко бързо могат да бъдат изпълнени тези планове: Освен че са малко по-големи в диаметър и по-тесни от колелата на Curiosity, всеки от тях има 48 сегмента, които приличат на леко вълнообразни линии, за разлика от 24 шеврони с шарки на Curiosity. Целите бяха да се подпомогне сцеплението, както и трайността.

Любопитството не можа AutoNav заради проблема с износването на колелата “, каза Троспер. „В началото на мисията срещнахме малки, остри, заострени камъни, които започнаха да пробиват дупки в колелата и AutoNav не избегна това.“

По-високият просвет на корема също позволява на марсохода безопасно да се преобръща по-груб терен – включително големи камъни. Подобрените възможности за автонавигация на Perseverance включват ENav или Enhanced Navigation, комбинация от алгоритъм и софтуер, която позволява по-точно откриване на рисковете.

За разлика от своите предшественици, Perseverance може да използва само един от своите компютри за навигация по повърхността; Основният компютър може да се посвети на много други задачи, които поддържат автомобила здрав и активен.

Този елемент за изчисляване на зрението, или VCE, насочва постоянството към повърхността на Марс по време на влизането, слизането и слизането през февруари. Сега се използва на пълен работен ден за картографиране на пътуването на марсохода, като същевременно му помага да избегне проблеми по пътя.

Марсоходът също така проследява колко се движи от едно място на друго, използвайки система, наречена „оптични километри“. Постоянството периодично прави снимки, докато се движи, и сравнява една позиция със следващата, за да види дали е преместила очакваното разстояние.

Членовете на екипа казват, че искат да оставят AutoNav да „поеме водещата роля“. Но те също ще бъдат готови да се намесят, когато е необходимо.

А какво е да караш на Марс? Проектантите и шофьорите казват, че той никога не остарява.

„Джесеро е невероятно“, каза Верма. „Това е рай за шофьора на Rover. Когато носите 3D очила, виждате повече вълни в терена. Някой ден просто се взирам в снимки.“