جادوی فناوری ناسا به مریخ‌نورد استقامت (Perseverance) خودگردانی بیشتری می‌دهد

جهانی - خبرگزاری اخباری

جادوی فناوری ناسا به مریخ‌نورد استقامت (Perseverance) خودگردانی بیشتری می‌دهد

در یک گام بزرگ برای اکتشاف رباتیک سیارات، ناسا و آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) بهبود انقلابی در قابلیت‌های خودکار مریخ‌نورد استقامت را رونمایی کردند. این نوآوری که موقعیت‌یابی جهانی مریخ (MGL) نامیده می‌شود، نشان‌دهنده جهشی چشمگیر در فضاپیماهای خودکار ناوبری است و نوید می‌دهد که پتانسیل علمی بی‌سابقه‌ای را در سیاره سرخ آزاد کند.

نسل فعلی مریخ‌نوردهای ناسا، از جمله کنجکاوی (MSL Curiosity) و استقامت پیشرفته‌تر، در حال حاضر با درجه‌ای از خودگردانی کار می‌کنند. در واقع، توسعه ناوبری خودکار پیچیده از همان ابتدا یک هدف اصلی برای مأموریت استقامت بود. هر دو مریخ‌نورد از سیستمی به نام AutoNav استفاده می‌کنند که از تصاویر و نقشه‌ها برای برنامه‌ریزی مسیر بهره می‌برد. استقامت، با سیستم AutoNav قدرتمندتر خود، در سال اول حضورش در مریخ به طرز چشمگیری 17.7 کیلومتر را پیمود و تقریباً 88 درصد از مسیر آن به طور خودکار ارزیابی شد. با این حال، یک چالش همیشگی برای خودمختاری بیشتر، یافتن دقیق موقعیت بوده است. هرچه مریخ‌نورد مدت زمان بیشتری به طور خودکار رانندگی کند، خطای انباشته در درک آن از موقعیت دقیق خود در سطح مریخ بیشتر می‌شود، که در نهایت توانایی آن را برای برنامه‌ریزی و اجرای مسیرهای ایمن و دقیق بدون دخالت انسان مختل می‌کند.

عملیات خودکار استقامت در حال حاضر سه سیستم متمایز را یکپارچه می‌کند: AutoNav برای برنامه‌ریزی مسیر، AEGIS (اکتشاف خودکار برای جمع‌آوری علم بیشتر) برای انتخاب اهداف مشاهده با استفاده از تصاویر با زاویه دید عریض، و OBP (برنامه‌ریز داخلی) برای برنامه‌ریزی عملیات به منظور بهینه‌سازی مصرف انرژی. در مجموع، هدف این سیستم‌ها به حداکثر رساندن بازده علمی با اجازه دادن به مریخ‌نورد برای اتخاذ برخی تصمیمات به طور مستقل است.

با این حال، عدم وجود سیستمی شبیه به GPS در مریخ، از لحاظ تاریخی، نیاز به نظارت مکرر انسانی برای موقعیت‌یابی دقیق داشته است. پیش از این، هنگامی که خطای موقعیت‌یابی استقامت فراتر از آستانه ایمن انباشته می‌شد، متوقف می‌شد، یک تصویر پانورامای 360 درجه می‌گرفت و منتظر مداخله انسانی می‌ماند. کنترل‌کنندگان مأموریت در زمین سپس به صورت دستی مکان مریخ‌نورد را با یک نقشه جهانی تطبیق می‌دادند و اساساً به آن می‌گفتند: «گم نشده‌ای، در امان هستی. ادامه بده.» وندی ورما، مهندس ارشد عملیات رباتیک JPL برای این مأموریت، بر ماهیت حیاتی رسیدگی به این محدودیت تأکید کرد: «ما می‌دانستیم که اگر این مشکل را برطرف کنیم، مریخ‌نورد می‌تواند هر روز مسافت‌های بسیار طولانی‌تری را طی کند.»

سیستم جدید موقعیت‌یابی جهانی مریخ (MGL) اساساً این دینامیک را تغییر می‌دهد. ورما توضیح داد: «این تقریباً مانند دادن GPS به مریخ‌نورد است. اکنون می‌تواند موقعیت خود را در مریخ تعیین کند.» «این بدان معناست که مریخ‌نورد قادر خواهد بود مسافت‌های بسیار طولانی‌تری را به طور خودکار رانندگی کند، بنابراین ما بیشتر سیاره را کاوش خواهیم کرد و علم بیشتری به دست خواهیم آورد. و تقریباً توسط هر مریخ‌نورد دیگری که سریع و دور سفر می‌کند، قابل استفاده است.» این پیشرفت نوید می‌دهد که دامنه عملیاتی استقامت را بسیار فراتر از طولانی‌ترین رانندگی خودکار قبلی آن، یعنی 699.9 متر در سه روز، گسترش دهد، مسافتی که قبلاً با افزایش عدم قطعیت موقعیت محدود شده بود.

به طور حیاتی، توسعه MGL تا حدی با پایان مأموریت قابل توجه هلیکوپتر نبوغ تسهیل شد. پس از تکمیل 72 پرواز چشمگیر در طول سه سال، نبوغ در ژانویه 2024 دچار آسیب روتور شد و عملیات خود را به پایان رساند. این رویداد یک ریزپردازنده قدرتمند را در مریخ‌نورد استقامت آزاد کرد که به ارتباط با هلیکوپتر اختصاص داده شده بود. با استفاده مجدد از این 'مغز الکترونیکی کوچک'، استقامت اکنون می‌تواند موقعیت خود را بر روی سطح با دقت چشمگیر 10 اینچ (حدود 25 سانتی‌متر) مشخص کند و برای انجام این کار تنها حدود دو دقیقه زمان نیاز دارد.

سیستم MGL از یک الگوریتم پیشرفته برای مقایسه نقشه‌های عوارض داخلی، که با دقت توسط فضاپیماهای مداری ایجاد شده‌اند، با تصاویر پانوراما گرفته شده توسط دوربین‌های خود استقامت استفاده می‌کند. این فرآیند تطبیق پیچیده به مریخ‌نورد اجازه می‌دهد تا موقعیت دقیق خود را بدون نیاز به ورودی انسانی تعیین کند. استقامت قبلاً این قابلیت را با موفقیت در دو روز عملیاتی عادی، در 2 و 16 فوریه، نشان داده است. این قابلیت تازه کشف شده پتانسیل دارد که مسافت‌هایی را که استقامت می‌تواند به طور خودکار طی کند، به طور قابل توجهی افزایش دهد و از این طریق با امکان دسترسی به اهداف اکتشافی که قبلاً غیرقابل دسترس یا زمان‌بر بودند، سودهای علمی قابل توجهی را به همراه داشته باشد.

اهمیت MGL فراتر از استقامت است. همانطور که نویسندگان در مقاله کنفرانس خود، «Censible: چارچوبی قوی و عملی برای موقعیت‌یابی جهانی در مأموریت‌های سطحی سیاره‌ای» بیان می‌کنند، این سیستم «مریخ‌نورد را قادر می‌سازد تا برای مسافت‌های رانندگی بالقوه نامحدود بدون نیاز به موقعیت‌یابی از زمین دستور بگیرد.» آنها همچنین بر کاربرد گسترده‌تر آن تأکید می‌کنند و خاطرنشان می‌کنند که «فراتر از استقامت، تخمین موقعیت مطلق برای مأموریت‌های رباتیک سیاره‌ای آینده کلیدی است.»

جرمی نش، مهندس رباتیک JPL که پروژه را تحت هدایت ورما رهبری می‌کرد، بر تأثیر عمیق این دستاورد تأکید کرد: «ما قابلیت جدیدی به مریخ‌نورد داده‌ایم. این یک مشکل باز در تحقیقات رباتیک برای دهه‌ها بوده است و استقرار این راه حل در فضا برای اولین بار فوق‌العاده هیجان‌انگیز بود.» این پیشرفت نه تنها نقش استقامت را به عنوان یک کاوشگر پیشرفته تثبیت می‌کند، بلکه پایه و اساس حیاتی را برای نسل بعدی مأموریت‌های رباتیک بسیار خودکار به دنیاهای دوردست نیز فراهم می‌آورد.

خبرگزاری اخباری