عالمي - وكالة أنباء إخباري
ناسا تفتح عصرًا جديدًا من الاستقلالية المريخية: مسبار بيرسيفيرانس يعيد استخدام شريحة سنابدراجون الخاصة بـ مروحية إنجينويتي للملاحة المحسّنة
في خطوة رائدة تسلط الضوء على البراعة الهندسية وسعة الحيلة، نجحت وكالة ناسا في إعادة استخدام المعالج القوي من مروحيتها المريخية إنجينويتي، التي خرجت من الخدمة الآن، لتعزيز قدرات الملاحة الذاتية لمسبار بيرسيفيرانس بشكل كبير. هذا التكيف المبتكر، الذي وصفته وكالة الفضاء بأنه "اختراق" كبير، يعد بإحداث ثورة في طريقة استكشاف المسبار للكوكب الأحمر، مما يسمح له بعبور "مسافات غير محدودة" دون تدخل بشري مستمر من الأرض.
يكمن جوهر هذا التحديث العبقري في معالج محطة قاعدة المروحية (HBS)، وهو نظام Qualcomm Snapdragon 801 على شريحة (SoC). بينما يعتبر "قديمًا" بمعايير الهواتف المحمولة الأرضية، فإن هذه الشريحة تتميز بقوة معالجة أكبر بحوالي 100 مرة من أجهزة الكمبيوتر الرئيسية لبيرسيفيرانس. كان نظام HBS مسؤولًا في الأصل عن تسهيل الاتصال ونقل البيانات بين المسبار ومروحية إنجينويتي، وأصبح خاملًا إلى حد كبير بعد أن توقفت إنجينويتي عن العمل بشكل دائم في يناير، بعد أن أكملت 72 رحلة تاريخية، إثر تعرضها لأضرار في شفرات دوارها. وقد أتاح هذا فرصة لفريق مختبر الدفع النفاث (JPL).
اقرأ أيضاً
قادت فاندي فيرما، كبيرة مهندسي عمليات الروبوتات في مختبر الدفع النفاث، المبادرة لإعادة إحياء الأجهزة الخاملة. طور الفريق عبء عمل جديدًا ومتطورًا لنظام Snapdragon SoC، أطلق عليه اسم "تحديد المواقع العالمية على المريخ". هذه الخوارزمية، كما هو مفصل في منشور حديث لوكالة ناسا، تقارن بسرعة الصور البانورامية التي تلتقطها كاميرات الملاحة الخاصة بالمسبار مع خرائط التضاريس المدارية عالية الدقة المخزنة على متن المسبار. والنتيجة هي نظام تحديد المواقع الذاتي دقيق بشكل مذهل، قادر على تحديد الموقع الدقيق للمسبار في غضون 10 بوصات فقط (25 سنتيمترًا) في حوالي دقيقتين. هذه القدرة تشبه تزويد المسبار بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخاص به على المريخ، وهو كوكب يفتقر بشكل ملحوظ إلى مثل هذه المساعدات الأرضية.
إن تداعيات هذا التعزيز عميقة. في السابق، اعتمد بيرسيفيرانس على أدوات ملاحة ذاتية أقل دقة يمكن أن تؤدي إلى تزايد عدم اليقين بشأن موقعه، وأحيانًا يخطئ بما يصل إلى 35 مترًا. غالبًا ما أجبرت مثل هذه الأخطاء المسبار على إيقاف قيادته قبل الأوان، في انتظار تعليمات حاسمة من الأرض – وهي عملية معقدة بسبب تأخيرات الاتصال التي يمكن أن تمتد إلى 40 دقيقة. مع تحديد المواقع العالمية على المريخ، يمكن للمسبار الحفاظ على درجة عالية من الثقة في موقعه، مما يمكنه من القيادة لمسافات أطول بكثير بشكل مستقل، وبالتالي تسريع جمع البيانات العلمية والاستكشاف عبر التضاريس المريخية الشاسعة. أكدت فيرما: "هذا يعني أن المسبار سيكون قادرًا على القيادة لمسافات أطول بكثير بشكل مستقل، لذلك سنستكشف المزيد من الكوكب ونحصل على المزيد من العلوم".
ومع ذلك، لم يكن تنفيذ هذا الحل خاليًا من التحديات. تطلب دمج كمبيوتر HBS، الذي صُمم في البداية لغرض مختلف، هندسة دقيقة. طور مهندسو ناسا فحوصات قوية لضمان موثوقية الخوارزمية، وتشغيلها عدة مرات على HBS قبل أن يتحقق أحد أجهزة الكمبيوتر الرئيسية للمسبار من اتساق النتائج. خلال الاختبارات الصارمة، واجه الفريق مشكلة دقيقة ولكنها حرجة: كانت قراءات موقع المسبار دائمًا خاطئة بمقدار ملليمتر واحد. كشف المزيد من التحقيق عن تلف طفيف لحوالي 25 بتًا داخل 1 جيجابايت من ذاكرة المعالج – وهي نسبة ضئيلة جدًا، ولكنها كافية لإدخال أخطاء طفيفة. ابتكر الفريق ببراعة حلًا برمجيًا لعزل هذه البتات التالفة وتجاوزها أثناء تشغيل خوارزمية تحديد المواقع، وهو شهادة على قدراتهم على حل المشكلات في ظل قيود قصوى.
يحمل هذا الجهد الرائد للاستفادة من المكونات التجارية الجاهزة (COTS) وتكييف الأجهزة الحالية لوظائف جديدة وحاسمة دروسًا مهمة لاستكشاف الفضاء في المستقبل. تعتقد فيرما أن العمل المنجز في تطوير تحديد المواقع العالمية على المريخ ونشره على شريحة Snapdragon سيثبت قيمته مع تزايد اعتماد مصممي المركبات الفضائية على السيليكون التجاري لقوته وكفاءته وفعاليته من حيث التكلفة. يتم تطبيق الرؤى المكتسبة بالفعل بالقرب من الأرض، مع توجيه أنظار ناسا الآن نحو القمر. تقدم البيئة القمرية تحديات ملاحة فريدة خاصة بها، بما في ذلك ظروف الإضاءة القاسية والليالي القمرية الطويلة والباردة، مما يجعل قدرات تحديد المواقع الدقيقة أكثر أهمية للمهام القادمة. تعد عملية إعادة الاستخدام المبتكرة هذه على المريخ بمثابة مخطط قوي لزيادة الأصول التكنولوجية ودفع حدود الاستكشاف الذاتي عبر النظام الشمسي.
