NASA's Techno-Wizardry Verleent Perseverance Rover Grotere Autonomie op Mars

Verenigde Staten - Ekhbary Nieuwsagentschap

NASA's Techno-Wizardry Verleent Perseverance Rover Grotere Autonomie op Mars

Het National Aeronautics and Space Administration (NASA) en het Jet Propulsion Laboratory (JPL) verleggen onvermoeibaar de grenzen van robotverkenning op de Rode Planeet, met een focus op het verbeteren van de operationele autonomie van hun Mars-rovers. De Perseverance-rover, de meest geavanceerde robotische ontdekkingsreiziger momenteel op Mars, loopt voorop in deze vooruitgang, ontworpen met de kerntaak om zijn zelfnavigatievaardigheden aanzienlijk te ontwikkelen. Hoewel zijn voorganger, de MSL Curiosity-rover, een zekere mate van autonomie bezit, overtreft Perseverance deze dankzij meer geavanceerde en krachtigere systemen.

Beide rovers maken gebruik van een autonoom navigatiesysteem dat bekend staat als AutoNav. De versie van AutoNav voor Perseverance is echter aanzienlijk robuuster en verfijnder, waardoor het zijn routes efficiënter kan evalueren en plannen. Tijdens zijn eerste jaar op Mars legde Perseverance een afstand af van ongeveer 17,7 kilometer, waarbij AutoNav een cruciale rol speelde bij het evalueren en begeleiden van ongeveer 88% van die reis. Dit vermogen tot zelfgestuurde voortbeweging is cruciaal voor het versnellen van het tempo van de verkenning en het maximaliseren van de verzamelde wetenschappelijke gegevens.

Ondanks deze vooruitgang blijft een belangrijk obstakel voor het bereiken van nog grotere autonome navigatie de uitdaging van nauwkeurige positiebepaling. Hoe langer Perseverance autonoom rijdt, hoe groter de potentiële fout wordt bij het inschatten van zijn exacte locatie op het Marsoppervlak. Deze onzekerheid heeft directe invloed op zijn vermogen om veilige en nauwkeurige routes te plannen. Zonder nauwkeurige lokalisatie wordt de rover effectief "verdwaald", wat zijn voortgang belemmert en menselijke interventie vereist om zijn koers te corrigeren.

Om dit kritieke obstakel te overwinnen, integreert Perseverance drie belangrijke systemen om zijn autonome operaties te versterken: AutoNav, AEGIS en OBP. AutoNav plant routes met behulp van beschikbare beelden en kaarten. AEGIS, wat staat voor "Autonomous Exploration for Gathering Increased Science", maakt gebruik van groothoekbeelden van de camera's aan boord om wetenschappelijke doelen te identificeren die het SuperCam-instrument van de rover moet verkennen. Het OBP-systeem (OnBoard Planner) beheert en plant operaties om het energieverbruik te optimaliseren. Deze synergetische combinatie van systemen verleent Perseverance een ongekend niveau van operationele autonomie, uiteindelijk gericht op het behalen van maximale wetenschappelijke resultaten.

De autonomie van Perseverance heeft opnieuw een belangrijke sprong voorwaarts gemaakt met de ontwikkeling van het Mars Global Localization (MGL)-systeem. Aangezien Mars geen GPS-equivalent heeft, is het nauwkeurig lokaliseren van de rover op het oppervlak een voortdurende hindernis geweest voor grotere autonomie en verbeterde wetenschappelijke resultaten. Dit innovatieve systeem wordt gedetailleerd beschreven in een conferentieverslag getiteld "Censible: A Robust and Practical Global Localization Framework for Planetary Surface Missions".

Vandi Verma, hoofdtechnicus voor robotoperaties van de missie bij JPL, vergeleek het systeem met "het geven van GPS aan de rover." Ze voegde toe: "Nu kan hij zijn eigen locatie op Mars bepalen." Dit vermogen betekent dat de rover veel langere autonome ritten kan maken, wat een bredere verkenning van de planeet en de verzameling van waardevollere wetenschappelijke gegevens mogelijk maakt. Cruciaal is dat het MGL-systeem ontworpen is om aanpasbaar te zijn en potentieel kan worden gebruikt door bijna elke andere rover die is ontworpen voor snelle, langeafstandsritten over planeetoppervlakken.

Tot nu toe strekte de langste autonome rit van Perseverance zich uit over 699,9 meter gedurende drie dagen. Echter, positie-onzekerheid verhinderde het verlengen van deze afstand. Hoe groter de afstand die autonoom wordt afgelegd, hoe groter de positie-onzekerheid wordt, wat een risico vormt voor de veiligheid van de rover. Illustratieve afbeeldingen tonen hoe de positie-onzekerheid van de rover in de loop van de tijd toeneemt tijdens lange ritten door smalle gangen zonder MGL. Zonder dit systeem neemt de potentiële fout van de rover toe, waardoor deze effectief verdwaalt en niet verder kan zonder menselijke tussenkomst om panoramabeelden handmatig te matchen met globale kaarten.

De nieuwe MGL-methode is aanzienlijk krachtiger. Hoewel het nog steeds het vastleggen van een 360-graden panorama van de huidige roverlocatie omvat, elimineert het de noodzaak van menselijke tussenkomst. Het systeem maakt gebruik van monochromatische rode beelden, die nauw overeenkomen met de HiRISE-beelden die zijn vastgelegd door de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Deze beelden, gecombineerd met terreinkaarten die door orbiters zijn gemaakt, worden verwerkt door een aan boord algoritme om de locatie van de rover met een nauwkeurigheid van ongeveer 10 inch binnen slechts ongeveer twee minuten nauwkeurig te bepalen.

Deze technologische sprong wordt deels mogelijk gemaakt door de beschikbaarheid van een krachtige microprocessor aan boord van Perseverance, die voorheen was toegewijd aan communicatie met de Ingenuity-helikopter. Ingenuity, de "sidekick" van Perseverance, was een opmerkelijk succes en voltooide 72 vluchten gedurende drie jaar voordat zijn missie in januari 2024 eindigde als gevolg van rotorschade. Met het einde van de missie van Ingenuity werd zijn toegewijde verwerkingskracht beschikbaar gesteld om de eigen mogelijkheden van Perseverance te verbeteren, inclusief het MGL-systeem.

Het systeem is met succes getest gedurende twee dagen van normale operaties, wat het potentieel aantoont om de afstand die Perseverance dagelijks kan afleggen zonder menselijke hulp drastisch te vergroten. Aangezien Perseverance ook wetenschappelijke observaties kan uitvoeren met toenemende autonomie, belooft het MGL-systeem aanzienlijke wetenschappelijke voordelen. Deze vooruitgang vertegenwoordigt een cruciale stap om robotische ontdekkingsreizigers in staat te stellen planeetoppervlakken uitgebreider en efficiënter te doorkruisen en te onderzoeken, waarmee een nieuwe standaard wordt gezet voor toekomstige ruimteverkenningsmissies.

Ekhbary Nieuwsagentschap