НАСА открывает новую эру марсианской автономии: марсоход Perseverance перепрофилирует чип Snapdragon вертолета Ingenuity для улучшения навигации

Международный - Информационное агентство Эхбари

НАСА открывает новую эру марсианской автономии: марсоход Perseverance перепрофилирует чип Snapdragon вертолета Ingenuity для улучшения навигации

В новаторском шаге, подчеркивающем как инженерное мастерство, так и находчивость, НАСА успешно перепрофилировало мощный процессор своего ныне выведенного из эксплуатации марсианского вертолета Ingenuity для значительного улучшения автономных навигационных возможностей марсохода Perseverance. Эта инновационная адаптация, описанная аэрокосмическим агентством как значительный «хак», обещает революционизировать то, как марсоход исследует Красную планету, позволяя ему преодолевать «потенциально неограниченные расстояния» без постоянного вмешательства человека с Земли.

Ядро этого гениального обновления находится в процессоре базовой станции вертолета (HBS) – системе на кристалле (SoC) Qualcomm Snapdragon 801. Хотя по стандартам земных мобильных телефонов этот чип считается «древним», он обладает вычислительной мощностью примерно в 100 раз большей, чем основные полетные компьютеры Perseverance. Первоначально отвечавший за облегчение связи и передачи данных между марсоходом и вертолетом Ingenuity, HBS стал в значительной степени бездействующим после того, как Ingenuity, совершив 72 исторических полета, был окончательно приземлен в январе после повреждения лопастей ротора. Это открыло возможность для команды Лаборатории реактивного движения (JPL).

Ванди Верма, главный инженер по робототехническим операциям JPL, возглавила инициативу по возрождению бездействующего оборудования. Команда разработала новую сложную рабочую нагрузку для SoC Snapdragon, получившую название «Глобальная марсианская локализация». Этот алгоритм, как подробно описано в недавнем сообщении НАСА, быстро сравнивает панорамные изображения, полученные навигационными камерами марсохода, с бортовыми орбитальными картами местности высокого разрешения. Результатом является удивительно точная система самолокализации, способная определить точное положение марсохода с погрешностью всего 10 дюймов (25 сантиметров) примерно за две минуты. Эта возможность сродни обеспечению марсохода собственной выделенной системой GPS на Марсе, планете, как известно, лишенной таких земных средств.

Последствия этого улучшения глубоки. Ранее Perseverance полагался на менее точные автономные навигационные инструменты, которые могли привести к растущей неопределенности в отношении его местоположения, иногда с ошибкой до 35 метров. Такие неточности часто вынуждали марсоход преждевременно прекращать движение, ожидая критических инструкций с Земли – процесс, усложненный задержками связи, которые могут достигать 40 минут. С глобальной марсианской локализацией марсоход может поддерживать высокую степень уверенности в своем положении, позволяя ему проезжать гораздо большие расстояния автономно, тем самым ускоряя сбор научных данных и исследования обширных марсианских территорий. «Это означает, что марсоход сможет проезжать гораздо большие расстояния автономно, поэтому мы будем исследовать больше планеты и получать больше науки», – подчеркнула Верма.

Однако реализация этого решения не обошлась без проблем. Интеграция компьютера HBS, изначально разработанного для других целей, требовала тщательной инженерной проработки. Инженеры НАСА разработали надежные проверки для обеспечения надежности алгоритма, запуская его несколько раз на HBS, прежде чем один из основных компьютеров марсохода проверяет согласованность результатов. Во время строгих испытаний команда столкнулась с тонкой, но критической проблемой: показания положения марсохода постоянно отличались на один миллиметр. Дальнейшее расследование выявило незначительное повреждение около 25 бит в 1 гигабайте памяти процессора – крошечная часть, но достаточная для внесения небольших ошибок. Команда гениально разработала программное решение для изоляции и обхода этих поврежденных бит во время работы алгоритма локализации, что является свидетельством их способностей к решению проблем в экстремальных условиях.

Эти новаторские усилия по использованию коммерческих готовых компонентов (COTS) и адаптации существующего оборудования для новых, критически важных функций содержат важные уроки для будущего освоения космоса. Верма считает, что работа над глобальной марсианской локализацией и ее развертывание на чипе Snapdragon окажутся бесценными, поскольку конструкторы космических аппаратов все чаще обращаются к коммерческому кремнию из-за его мощности, эффективности и экономичности. Полученные знания уже применяются ближе к дому, поскольку НАСА теперь нацелилась на Луну. Лунная среда представляет свои собственные уникальные навигационные проблемы, включая сложные условия освещения и долгие, холодные лунные ночи, что делает точные возможности локализации еще более важными для предстоящих миссий. Это инновационное перепрофилирование на Марсе служит мощным планом для максимизации технологических активов и расширения границ автономного исследования по всей Солнечной системе.

Читать далее на Ekhbary.com