Az alábbiakban beszámolom az új, „Hihetetlen történetek az űrből: A jelenet mögött a látvány mögött pillantás a missziókról, amelyek megváltoztatják a kozmoszról alkotott képünket” című új könyvemről. A könyv a NASA számos jelenlegi robotmissziójának belső áttekintése, és ez a kivonat a 3-as rész 3. részéből áll, amelyet itt közöltünk a Space Magazine-ban, a 2. fejezetben, „A Mars felkelése a kíváncsisággal”. Az 1. rész itt olvasható, a 2. rész itt olvasható. A könyv nyomtatott formában vagy e-könyvben (Kindle vagy Nook) elérhető Amazon és Barnes & Noble formában.
Hogyan kell vezetni a Mars Rover-t
Honnan tudja a Curiosity, hogy hol és hogyan kell átmenni a Mars felszínén? A JPL mérnökeit joystick-okkal láthatja el, hasonlóan a távirányító játékokhoz vagy videojátékokhoz. De az RC vezetéssel vagy játékkal ellentétben a Mars rover sofőröknek nincs közvetlen vizuális bemenete vagy video képernyője annak látására, hogy a rover megy. És ugyanúgy, mint a leszálláskor, mindig van egy késés, amikor egy parancsot elküldnek a rovernek, és mikor kapják meg a Marson.
"Nem a valós idejű interaktív értelemben vett vezetés miatt a késés" - magyarázta John Michael Morookian, aki a rovervezetők csapatát vezette.
Morookian és csapata tényleges munkacíme „Rover Planners”, amely pontosan leírja, amit csinálnak. Ahelyett, hogy a rovereket önmagában „vezetné”; előre megtervezik az útvonalat, programozzák a speciális szoftvert, és feltöltik az utasításokat a Curiosity oldalra.
"A környék roverén készített képeket használjuk" - mondta Morookian. „Négy fekete-fehér navigációs kamerából állunk sztereó képekkel, valamint a Hazcams (veszélyelhárító kamerák) képeivel, amelyeket a MastCam nagy felbontású színes képei támogatnak, amelyek részleteket adnak a terep természetéről. előre és utal a kőzetek és ásványok típusaira a helyszínen. Ez elősegíti a tudósok számára érdekesnek tűnő struktúrák azonosítását. "
Az összes rendelkezésre álló adat felhasználásával a Rover Sequencing and Visualization Program (RSVP) nevű speciális szoftver segítségével elkészíthetik a terep háromdimenziós megjelenítését.
"Ez alapvetően egy Mars szimulátor, és egy szimulált Curiosity-t helyezünk a jelenet panorámájába, hogy elképzeljük, hogyan mozdulhat el a rover az útján" - magyarázta Morookian. Felvehetünk sztereo szemüveget is, amelyek lehetővé teszik, hogy a szemünk három dimenzióban látja a jelenetet, mintha ott lennénk a roverrel.
A virtuális valóságban a rovervezetők manipulálhatják a jelenetet és a rover-t, hogy minden lehetőséget megvizsgáljanak, mely útvonalak a legjobbak és mely területeken kerülni kell. Ott minden hibát elkövethetnek (beakadhatnak egy dűnába, döntenek a roverről, beakadhatnak egy nagy sziklaba, elhajthatnak egy szakadékról) és tökéletesíthetik a vezetési folyamatot, miközben az igazi rover biztonságban marad a Marson.
„A tudósok felülvizsgálják a képeket az érdekes funkciók szempontjából, és konzultálnak a Rover Tervezőkkel az út meghatározása érdekében. Ezután összeállítjuk azokat a részletes utasításokat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az A pont és a B pont között kíváncsiság alakuljon ki ezen az úton ”- mondta Morookian. "" Beépíthetjük azokat a parancsokat is, amelyek szükségesek a rover irányának megadásához ahhoz, hogy robotkarja segítségével kapcsolatba léphessenek a telephellyel. "
Tehát minden este a parancsnoknak parancsot kell adni arra, hogy nyolc órára álljon le az akkumulátorok újratöltése céljából. De először a Curiosity adatokat küld a Földre, ideértve a terep képeit és minden tudományos információt. A Földön a Rover Planners ezeket az adatokat veszi, elvégzi tervezési munkáját, befejezi a szoftver programozását és az információkat visszaviszi a Marsra. Ezután a Curiosity felébred, letölti az utasításokat és beállítja a munkát. És a ciklus megismétlődik.
A Curiosity rendelkezik egy AutoNav funkcióval is, amely lehetővé teszi a rovernek, hogy áthaladja azokat a területeket, amelyeket a csapat a képeken még nem látott. Tehát átjuthat a dombon és a másik oldalon lefelé egy ismeretlen területre, az AutoNav érzékelve a lehetséges veszélyeket.
"Nem használjuk túl gyakran, mert számítási szempontból drága, azaz sokkal hosszabb időt vesz igénybe, amíg a rover ebben az üzemmódban működik" - mondta Morookian. "Gyakran találjuk, hogy jobb üzlet, ha csak másnap jönnek be, megnézik a képeket, és amennyire csak láthatunk, vezetünk."
Mivel Morookian megmutatta nekem a JPL rover-tervező csoportjainak különféle helyiségeit, elmagyarázta, hogy ezeknek hogyan kell működniük több különböző időtartamon keresztül.
"Nemcsak a napi útvonaltervezésen dolgozunk," mondta. ", Hanem a hosszú távú stratégiai tervezést is végezzük a Mars Reconnaissance Orbiter HiRISE kamerájának keringési képeinek felhasználásával, és útvonalakat válasszunk a pályáról a pályáról. Csapatunk stratégiailag dolgozik, és több hónapon át arra törekszik, hogy meghatározza a legjobb utat. ”
Egy másik, a Supra-Tactical nevű folyamat csak a következő héten várható. Ez magában foglalja azokat a tudományos tervezőket, amelyek irányítják és finomítják azokat a tevékenységeket, amelyeket a rover rövid távon végez. Továbbá, mivel a csapat egyik tagja már nem él a Mars Időben, péntekenként a Rover Planners több napig dolgozza ki a terveket.
"Mivel nem dolgozunk hétvégén, a péntek tervei többféle tevékenységet tartalmaznak" - mondta Morookian. "Két párhuzamos csapat dönt arról, hogy mely napokon vezet a rover, és mely napokon végez egyéb tevékenységeket, például dolgozik a robotkarral vagy más műszerekkel."
Figyelemmel kísérjük azonban a hétvégén a roverből származó adatokat, és ha probléma merül fel, egy csoportot hívunk be, hogy részletesebb értékelést végezzen. Morookian kijelentette, hogy többször is be kellett vonniuk a sürgősségi vészhelyzeti csapatot, ám eddig nem voltak komoly problémák. "Ugyanakkor megtart minket a lábujjunkon" - mondta.
A rover számos reaktív biztonsági ellenőrzést végez a roverfedélzet teljes dőlésének és a kerekek felfüggesztési rendszerének artikulációjának szempontjából, tehát ha a rover túl nagy tárgyon megy át, akkor automatikusan leáll.
A kíváncsiságot nem a sebességre építették. Úgy tervezték, hogy egy napi 660 láb (200 méter) távolságra legyen, de ritkán halad el ilyen messze egy Sol-ban. 2016 elejére a rover összesen mintegy 7,5 mérföldre (12 km) haladt a Mars felszínén.
Számos módja van annak meghatározására, hogy a Curiosity milyen messzire ment, de a legpontosabb mérést „Visual Odometry” néven hívják. A Curiosity kerekeiben speciális lyukak vannak Morse-kód betűk formájában, amelyek „JPL” betűt mutatnak - egy bólintás a házhoz a rover tudományos és mérnöki csapatainak - a marsi talajon.
"A vizuális kilométer-számítás úgy működik, hogy összehasonlítja a meghajtón nagyjából minden méterben gyűjtött sztereó képek párját" - mondta Morookian. „A jelenet egyes vonásait összehangolják és nyomon követik, hogy megmérjék azt, hogy a kamera (és így a rover) a két kép között háromdimenziós térben fordult el és forogott, és ez valódi értelemben megmutatja nekünk, hogy a Curiosity milyen messzire ment. .”
A rover sínek gondos ellenőrzése felfedheti a kerekek vontatási típusát és azt, hogy csúsztak-e, például a magas lejtők vagy a homokos talaj miatt.
Sajnos a Curiositynak új lyukak vannak a kerekeiben, amelyeknek nem szabad ott lenniük.
Rover problémák
A morookiai és Ashwin Vasavada projekttudós egyaránt megkönnyebbülést és megelégedését fejezte ki amiatt, hogy a kíváncsiság - egészen a misszióig terjedve - meglehetősen egészséges rover. A teljes tudományos hasznosság jelenleg csaknem teljes képességgel működik. A mérnöki csapat szemmel tartja néhány kérdést.
"A sol 400 körül rájöttünk, hogy a kerekek gyorsabban viselnek, mint vártuk" - mondta Vasavada.
És a kopás nem csak kis lyukakból állt; a csapat kezdte látni a lyukasztást és a csúnya könnyeket. A mérnökök rájöttek, hogy a lyukakat a kemény, egyenetlen kőzetek képezik, amelyeket a rover abban az időben hajtott végre.
"Nem vártuk teljes mértékben az olyan" hegyes "kőzeteket, amelyek károkat okoznak - mondta Vasavada. „Vizsgáltunk még egy példát, és láttuk, hogy az egyik kerék hogyan tud egy másik kereket egy sziklaba tolni, így a sérülés még súlyosabb. Most óvatosan vezetünk, és nem vezetünk addig, amíg a múltban nem volt. Sikerült kiegyenlíteni a károkat elfogadhatóbb mértékben. ”
A misszió elején a Curiosity számítógépe többször is vált biztonságos módba, mivel a Curiosity szoftvere felismert egy problémát, és a válasz az volt, hogy tiltja a további tevékenységeket és az otthoni telefonhívást.
A speciális hibaelhárító szoftver az egész modulon és műszeren fut, és ha probléma merül fel, a rover megáll, és az esemény eseményrekordnak nevezett adatokat küld a Földnek. A nyilvántartások különféle sürgősségi kategóriákat tartalmaznak, és 2015 elején a rover üzenetet küldött, amely lényegében azt mondta: „Ez nagyon-nagyon rossz”. A rover karján lévő fúró elektromos áram ingadozását tapasztalta meg - például rövidzárlatként.
"A Curiosity szoftvere képes rövidzárlatot érzékelni, mint például a fürdőszobában található földelő áramköri megszakítót" - magyarázta Morookian, "kivéve, ha ez azt mondja, hogy" ez nagyon, nagyon rossz ", ahelyett, hogy csak sárga fényt adna."
Mivel a csapat nem menhet Marsba, és nem javíthat egy problémát, minden megoldódik, akár szoftverfrissítéseket küld a rovernek, akár megváltoztatja a működési eljárásokat.
„Most már körültekintőbbek vagyunk a fúró használatával kapcsolatban - mondta Vasavada -, és a kezdetben ne fúrjunk teljes erővel, hanem lassan emelkedjünk fel. Olyan ez, mint miközben most vezetünk, még inkább, de mégis megkapja a munkát. Még nem volt hatalmas hatás. ”
A fúró könnyebb megérintéséhez szintén szükség volt a rover lágyabb kövekre és homokkövekre. Morookian szerint aggodalomra ad okot, hogy a réteges kőzetek nem tartják meg a szokásos fúrási protokoll támadásait, és ezért a technikát úgy állították be, hogy a legalacsonyabb „beállításokat” használják, amelyek még mindig lehetővé teszik a fúró számára, hogy a szikla felé haladjon.
De a fúró használatának lehetőségei egyre növekszenek, amikor a Curiosity megkezdi a hegy felé vezető utat. A rover áthalad azon a ponton, amelyet Vasavada „célgazdag, nagyon érdekes területnek” nevez, mivel a tudományos csapat arra törekszik, hogy összekapcsolja mindazon geológiai összefüggéseit, amelyeket a képeken látnak.
Egyensúly megtalálása a Marson
Míg a Yellowknife-öbölben történt elterelés lehetővé tette a csapat számára, hogy néhány jelentős felfedezést készítsen, nyomást éreztek a hegyre jutáshoz. Éles, tehát „egy év alatt pokolba hajtott” - mondta Vasavada.
A hegyen továbbra is fennáll annak a nyomása, hogy a lehető legtöbbet hozza ki a küldetésből, azzal a céllal, hogy legalább négy különböző sziklaegységen - vagy rétegen keresztül - áthaladjon a hegyoldalon. Éles. Minden réteg olyan lehet, mint egy fejezet a Mars története könyvében.
„Felfedezni a Mt.-t Az éles lenyűgöző - mondta Vasavada -, és megpróbáljuk keverni az igazán nagyszerű felfedezéseket, amelyek - utálod mondani - lelassít minket, és egyre magasabbra emelkednek a hegyen. Ha közelebbről nézünk egy előtte lévő sziklára, azt jelenti, hogy soha nem fogsz átmenni és megnézni azt a másik érdekes sziklát.
Vasavada és Morookian egyaránt kihívást jelentenek ennek az egyensúlynak a megőrzésére minden nap - megtalálni az úgynevezett „térd a kanyarban” vagy „kedves foltot”, amely tökéletesen optimalizálja a vezetést és a tudományos megállást.
Aztán ott van az egyensúly az, ha abbahagyja a teljes megfigyelést az összes műszerrel, és elvégzi a „repülési tudományt”, ahol kevésbé intenzív megfigyeléseket végeznek.
"Feltesszük a megfigyeléseket, amelyeket tudunk, és minden hipotézist előállítunk, amelyet valós időben megtehetünk" - mondta Vasavada. "Még akkor is, ha 100 nyitott kérdés marad meg, tudjuk, hogy később megválaszolhatjuk a kérdéseket, mindaddig, amíg tudjuk, hogy elegendő adatot vettünk fel."
A kíváncsiság elsődleges célja nem a csúcstalálkozó, hanem egy körülbelül 1330 láb (400 méter) felfelé fekvő régió, ahol a geológusok elvárják, hogy megtalálja a határot a sziklák között, amelyek a történelem során sok vizet láttak, és azok között, amelyek nem. Ez a határ betekintést nyújt a Mars átmenetére a nedves bolygóról a szárazra, és kitölti a rést a bolygó történetének megértésében.
Senki sem tudja igazán, hogy meddig fog tartani a kíváncsiság, vagy ha mindenkit meglep, mint elődei, a Szellem és a Lehetőség. Az egyik fő változó az RTG energiaforrás, miután elmúlt egy éven át a Marson (két Föld év), és most a kibővített misszióban egy „elsődleges küldetése” volt. Miközben a rendelkezésre álló erő folyamatosan csökkenni fog, mind a Vasavada, mind a Morookian nem számít arra, hogy legalább négy Föld évben probléma merül fel, és a megfelelő „tápláló” energiával tucat vagy annál több évig is eltarthat.
De azt is tudják, hogy nincs mód megjósolni, hogy meddig fog menni a kíváncsiság, vagy hogy milyen váratlan esemény véget vethet a küldetésnek.
A fenevad
Van-e a Curiosity olyan személyiség, mint az előző Mars-rovers?
"Valójában nem, úgy tűnik, hogy nem antropomorfizáljuk ezt a roverot, mint az emberek a Lélekkel és Lehetőséggel" - mondta Vasavada. "Nem vagyunk érzelmileg kötődve hozzá. A szociológusok ezt valóban tanulmányozták. ” Szórakoztató mosollyal megrázta a fejét.
Vasavada jelezte, hogy ennek bármi köze lehet a Curiosity méretéhez.
- Hatalmas vadállatra gondolok - mondta egyenesen. - De egyáltalán nem rosszul.
Vasavada elmondta, hogy a misszió jellegzetessége minden szempontból összetett: az az emberi tényező, hogy 500 embert dolgozzanak együtt és működjenek együtt, miközben mindenki tehetségét optimalizálják; a rover biztonságos és egészséges megőrzése; és naponta tíz hangszer működtetése, amelyek néha teljesen független tudományos feladatokat látnak el.
"Minden nap a saját kis" hét percnyi terrorunk ", ahol minden nap sok mindennek kell mennie" - mondta Vasavada. „Millió lehetséges probléma és interakció létezik, és folyamatosan gondolkodnod kell mindenféle módon, ahogyan a dolgok rosszul fordulhatnak el, mert egymillió módon elronthatják egymást. Bonyolult tánc, de szerencsére nagyszerű csapatunk van. ”
Aztán mosolyogva tette hozzá: "Ez a küldetés azonban izgalmas, még ha fenevad is."
A „Hihetetlen történetek az űrből: A jelenet mögött pillantás a küldetésekre, amelyek megváltoztatják a kozmoszképünket” című kiadvány a Page Street Publishing, a Macmillan leányvállalata.
