Urmează extrasul final din noua mea carte, „Povestiri incredibile din spațiu: o privire din spatele scenei privirea misiunilor care ne schimbă viziunea asupra cosmosului.” Cartea este o privire din interior a mai multor misiuni robotice actuale ale NASA, iar acest extras este partea 3 din 3 postată aici pe Space Magazine, din capitolul 2, „Roving Mars with Curiosity”. Puteți citi Partea 1 aici, și Partea 2 aici. Cartea este disponibilă în format tipărit sau e-book (Kindle sau Nook) Amazon și Barnes & Noble.
Cum să conduceți un Mars Rover
De unde știe Curiosity unde și cum să circule pe suprafața lui Marte? Este posibil să-i imaginați pe ingineri la JPL folosind joystick-uri, similare cu cele folosite pentru jucăriile cu telecomandă sau jocurile video. Dar, spre deosebire de conducerea RC sau jocurile de noroc, șoferii rover Mars nu au intrări vizuale imediate sau un ecran video pentru a vedea unde merge rover-ul. La fel ca la aterizare, există întotdeauna o întârziere de timp în care o comandă este trimisă roverului și când este primită pe Marte.
„Nu se conduce într-un sens interactiv în timp real din cauza intervalului de timp”, a explicat John Michael Morookian, care conduce echipa de șoferi rover.
Titlul propriu de post al lui Morookian și al echipei sale sunt „Rover Planners”, care descrie exact ceea ce fac. În loc să „conduci” rovers-ii în sine; planifică traseul în avans, programează software specializat și încarcă instrucțiunile către Curiosity.
„Folosim imagini făcute de roverul din împrejurimile sale”, a spus Morookian. „Avem un set de imagini stereo din patru camere de navigație alb-negru, împreună cu imagini de la Hazcams (camere de evitare a pericolelor), susținute de imagini color de înaltă rezoluție de la MastCam care ne oferă detalii despre natura terenului. înainte și indicii despre tipurile de roci și minerale de pe șantier. Acest lucru ajută la identificarea structurilor care arată interesante pentru oamenii de știință.
Folosind toate datele disponibile, ele pot crea o vizualizare tridimensională a terenului cu ajutorul unui software specializat numit Rover Sequencing and Visualization Program (RSVP).
„Acesta este practic un simulator de pe Marte și am pus o curiozitate simulată într-o panoramă a scenei pentru a vizualiza modul în care roverul ar putea traversa calea sa”, a explicat Morookian. „De asemenea, putem pune ochelari stereo, care permit ochilor noștri să vadă scena în trei dimensiuni ca și cum am fi acolo cu roverul.
În realitate virtuală, șoferii rover pot manipula scena și rover-ul pentru a testa fiecare posibilitate a căror rute sunt cele mai bune și ce zone trebuie evitate. Acolo, ei pot face toate greșelile (se blochează într-o dună, dau vârful roverului, se prăbușesc într-o stâncă mare, alungă un vârf) și perfecționează secvența de conducere în timp ce adevăratul rover rămâne în siguranță pe Marte.
„Oamenii de știință examinează, de asemenea, imaginile pentru caracteristici care sunt interesante și se consultă cu Planificatorii Rover pentru a ajuta la definirea unei căi. Apoi compunem comenzile detaliate care sunt necesare pentru a obține curiozitatea de la punctul A la punctul B de-a lungul acelei căi ”, a spus Morookian. „„ De asemenea, putem încorpora comenzile necesare pentru a da direcția roverului pentru a intra în contact cu site-ul folosind brațul său robot. ”
Așadar, în fiecare seară roverul este comandat să închidă opt ore pentru a-și reîncărca bateriile cu generatorul nuclear. Dar mai întâi Curiosity trimite date pe Pământ, inclusiv imagini ale terenului și orice informații științifice. Pe Pământ, Planificatorii Rover preiau aceste date, își fac lucrările de planificare, completează programarea software și transmit informațiile înapoi pe Marte. Apoi Curiosity se trezește, descarcă instrucțiunile și setează să funcționeze. Și ciclul se repetă.
Curiozitatea are, de asemenea, o caracteristică AutoNav care permite roverului să parcurgă zonele pe care echipa nu le-a văzut încă în imagini. Așadar, s-ar putea trece peste deal și în partea cealaltă spre teritoriul neîncadrat, AutoNav sesizând pericolele potențiale.
„Nu îl folosim prea des pentru că este costisitor din punct de vedere al calculului, ceea ce înseamnă că este nevoie de mult timp pentru ca roverul să funcționeze în acest mod”, a spus Morookian. „De multe ori considerăm că este un comerț mai bun să vinem doar a doua zi, să privim imaginile și să ne deplasăm cât putem vedea.”
În timp ce Morookian mi-a arătat diferitele camere folosite de echipele de planificare rover de la JPL, el a explicat cum trebuie să funcționeze pe mai multe intervale diferite.
„Nu numai că avem planificarea zilnică a rutelor”, a spus el, „ci și planificăm strategiile de lungă durată folosind imagini orbitale din camera HiRISE de pe Mars Reconnaissance Orbiter și alegem căile bazate pe funcții văzute de pe orbită. Echipa noastră lucrează strategic, căutând multe luni pentru a defini cele mai bune căi. ”
Un alt proces numit Supra-Tactical arată abia săptămâna viitoare. Aceasta implică planificatorii științifici care gestionează și perfecționează tipurile de activități pe care roverul le va desfășura pe termen scurt. De asemenea, din moment ce nimeni din echipă nu mai trăiește pe Marte Timpul, vineri Rover Planners își elaborează planurile pentru câteva zile.
„Deoarece nu lucrăm în weekend, planurile de vineri conțin mai multe soluri de activități”, a spus Morookian. „Două echipe paralele decid în ce zile va conduce roverul și în ce zile va desfășura alte activități, cum ar fi lucrul cu brațul robot sau alte instrumente.”
Cu toate acestea, datele care decurg din rover în weekend sunt monitorizate și, dacă există o problemă, este chemat o echipă pentru a face o evaluare mai detaliată. Morookian a indicat că trebuie să se angajeze de mai multe ori în echipa de weekend de urgență, dar până acum nu au existat probleme grave. „Cu toate acestea, ne menține degetele de la picioare”, a spus el.
Rover-ul oferă o serie de verificări de siguranță reactivă asupra cantității de înclinare totală a punții rover și a articulării sistemului de suspendare a roților, astfel încât dacă roverul trece peste un obiect prea mare, se va opri automat.
Curiozitatea nu a fost construită pentru viteză. A fost conceput pentru a călători până la 200 de metri (200 metri) într-o zi, dar rareori călătorește atât de departe într-un Sol. Până la începutul anului 2016, rover-ul a condus un total de aproximativ 12 km pe toată suprafața lui Marte.
Există mai multe modalități de a determina cât de mult a călătorit Curiosity, dar cea mai precisă măsurare este numită „Odometria vizuală.” Curiositatea are găuri specializate în roțile sale sub formă de litere cod Morse, cu scrierea „JPL” - un nod către casă a echipelor de știință și inginerie ale roverului - pe pământul marțian.
„Odometria vizuală funcționează comparând cea mai recentă pereche de imagini stereo colectate aproximativ la fiecare metru peste unitate”, a spus Morookian. „Funcțiile individuale din scenă sunt potrivite și urmărite pentru a oferi o măsură a modului în care camera (și astfel rover) s-a tradus și rotit în spațiul tridimensional între cele două imagini și ne spune într-un sens foarte real cât de departe a ajuns curiozitatea .“
O inspecție atentă a pistelor rover poate dezvălui tipul de tracțiune pe care îl au roțile și dacă au alunecat, de exemplu din cauza pantelor înalte sau a terenului nisipos.
Din păcate, Curiosity are acum noi găuri în roțile sale care nu ar trebui să fie acolo.
Probleme Rover
Morwinian și omul de știință al proiectului Ashwin Vasavada și-au exprimat ușurarea și satisfacția că, în general - până acum în misiune - Curiositatea este un rover destul de sănătos. Întreaga sarcină utilă științifică funcționează în prezent la capacitate aproape completă. Dar echipa de inginerie urmărește câteva aspecte.
"În jurul sol 400, ne-am dat seama că roțile purtau mai repede decât ne așteptam", a spus Vasavada.
Iar uzura nu a constat doar din mici găuri; echipa a început să vadă lovituri și lacrimi urâte. Inginerii și-au dat seama că găurile au fost create de rocile dure, zgomotoase, pe care roverul conducea în acea perioadă.
„Nu ne așteptam pe deplin la felul de roci„ puncty ”care făceau pagube”, a spus Vasavada. „De asemenea, am făcut unele teste și am văzut cum o roată poate împinge o altă roată într-o stâncă, agravând deteriorarea. Conducem acum mai atent și nu ne conducem atât timp cât avem în trecut. Am reușit să reducem daunele într-o rată mai acceptabilă. "
La începutul misiunii, computerul Curiosity a intrat de mai multe ori în „modul sigur”, deoarece software-ul Curiosity a recunoscut o problemă, iar răspunsul a fost de a interzice alte activități și telefonul acasă.
Un software specializat de protecție a erorilor rulează pe module și instrumente, iar atunci când apare o problemă, roverul se oprește și trimite date numite „înregistrări de evenimente” pe Pământ. Înregistrările includ diferite categorii de urgențe, iar la începutul anului 2015, roverul a trimis un mesaj care a spus în esență: „Este foarte, foarte rău”. Forajul de pe brațul roverului a cunoscut o fluctuație a curentului electric - ca un scurtcircuit.
„Programul curiozității are capacitatea de a detecta pantaloni scurți, cum ar fi întreruperea circuitului de avarie pe care îl ai în baia ta”, a explicat Morookian, „cu excepția celui care îți spune„ acest lucru este foarte, foarte rău ”, în loc să îți ofere doar o lumină galbenă.”
Deoarece echipa nu poate merge pe Marte și să repare o problemă, totul este rezolvat fie prin trimiterea actualizărilor software către rover, fie prin schimbarea procedurilor operaționale.
"Acum suntem cu atât mai atenți cu privire la modul în care folosim burghiul", a spus Vasavada, "și nu găurim cu forță deplină la început, ci încetul cu încetul. Este cam așa cum ne conducem acum, mai cu grijă, dar totuși se termină treaba. Deocamdată nu a avut un impact uriaș. ”
O atingere mai ușoară a burghiului a fost, de asemenea, necesară pentru pietrele de noroi mai moale și pietrele de nisip pe care le-a întâlnit roverul. Morookian a declarat că există îngrijorarea că rocile stratificate ar putea să nu se țină sub asaltul protocolului standard de foraj și, prin urmare, au ajustat tehnica pentru a utiliza cele mai scăzute „setări” care încă permit să găsească un progres suficient în rocă.
Dar oportunitățile de a folosi burghiul sunt în creștere pe măsură ce Curiosity își începe traversarea pe munte. Roverul călătorește prin ceea ce Vasavada numește o „zonă bogată în țintă, foarte interesantă”, deoarece echipa de științe lucrează pentru a lega contextul geologic de tot ceea ce văd în imagini.
Găsirea echilibrului pe Marte
În timp ce devierea de la Yellowknife Bay a permis echipei să facă câteva descoperiri majore, au simțit presiuni să ajungă la Mt. Ascuțit, așa că „a condus ca iadul un an”, a spus Vasavada.
Acum, pe munte, există încă presiunea de a profita la maxim de misiune, cu scopul de a o face prin cel puțin patru unități diferite de rocă - sau straturi - pe Muntele. Sharp. Fiecare strat ar putea fi ca un capitol din cartea istoriei lui Marte.
„Explorarea Muntelui Sharp este fascinant ", a spus Vasavada," și încercăm să menținem un amestec între descoperiri cu adevărat grozave, care - urăști să spui - ne încetinesc și ajungem mai sus pe munte. Să te uiți atent la o stâncă din fața ta înseamnă că nu vei putea niciodată să treci și să te uiți la cealaltă stâncă interesantă de acolo. "
Amândoi, Vasavada și Morookian au spus că este o provocare să păstrezi echilibrul în fiecare zi - să găsești ceea ce se numește „genunchi în curbă” sau „punct dulce” al optimizării perfecte între conducere și oprire pentru știință.
Apoi, există echilibrul între oprirea de a face o observație completă cu toate instrumentele și a face „flyby science” unde se fac observații mai puțin intense.
"Luăm observațiile pe care le putem și generăm toate ipotezele pe care le putem în timp real", a spus Vasavada. „Chiar dacă ne-a rămas cu 100 de întrebări deschise, știm că putem răspunde la întrebări mai târziu, atât timp cât știm că am luat suficiente date.”
Obiectivul principal al curiozității nu este vârful, ci, în schimb, o regiune de aproximativ 400 de metri (400 metri) până unde geologii se așteaptă să găsească granița dintre rocile care au văzut multă apă în istoria lor și cele care nu au făcut-o. Această graniță va oferi o perspectivă asupra tranziției lui Marte de la o planetă umedă la uscată, completând un gol cheie în înțelegerea istoriei planetei.
Nimeni nu știe cu adevărat cât va dura Curiozitatea, sau dacă îi va surprinde pe toți ca și predecesorii săi Spirit și Oportunitate. După ce a trecut de „misiunea principală” a unui an pe Marte (doi ani de pe Pământ), iar acum în misiunea extinsă, singura mare variabilă este sursa de energie RTG. În timp ce puterea disponibilă va începe să scadă în mod constant, atât Vasavada, cât și Morookian nu se așteaptă ca acest lucru să fie în problemă pentru cel puțin încă patru ani de pe Pământ, și cu „potrivirea” potrivită, poate dura o duzină de ani sau mai mult.
Dar știu, de asemenea, că nu există nicio modalitate de a prezice cât timp va trece Curiositatea sau ce eveniment neașteptat ar putea pune capăt misiunii.
Fiara
Curiositatea are o personalitate precum rovers-ul Marte anterior?
„De fapt nu, nu par să antropomorfizăm acest rover așa cum au făcut oamenii cu spirit și oportunitate”, a spus Vasavada. „Nu ne-am legat emoțional de ea. Sociologii au studiat de fapt acest lucru. ” El clătină din cap cu un zâmbet amuzat.
Vasavada a indicat că ar putea avea ceva de-a face cu dimensiunea Curiozității.
- Mă gândesc la ea ca la o fiară uriașă, a spus el cu fața dreaptă. „Dar deloc într-un mod mediu.”
Ce a ajuns să caracterizeze această misiune, a spus Vasavada, este complexitatea acesteia, în fiecare dimensiune: componenta umană a obținerii a 500 de oameni să lucreze și să coopereze în același timp, optimizând talentele tuturor; menținerea roverului în siguranță și sănătos; și menținerea a zece instrumente în fiecare zi, care fac uneori sarcini științifice complet fără legătură.
„Fiecare zi este propria noastră mică„ șapte minute de teroare ”, în care atât de multe lucruri trebuie să meargă corect în fiecare zi”, a spus Vasavada. „Există un milion de probleme potențiale și interacțiuni și trebuie să te gândești constant la toate modalitățile în care lucrurile pot merge prost, deoarece există un milion de moduri în care te poți încurca. Este un dans complex, dar, din fericire, avem o echipă grozavă. "
Apoi a adăugat cu un zâmbet: „Această misiune este interesantă, chiar dacă este o fiară”.
„Povestiri incredibile din spațiu: o privire din spatele scenei privirea misiunilor care ne schimbă viziunea asupra cosmosului” este publicată de Page Street Publishing, o filială a Macmillan.
