NASA перепрофилировала старый процессор смартфона для навигации марсохода Perseverance

США - Информационное агентство Эхбари

NASA перепрофилировала старый процессор смартфона для навигации марсохода Perseverance

В качестве свидетельства изобретательности в области инженерии, NASA объявило об успешном перепрофилировании процессора Qualcomm Snapdragon, который когда-то обеспечивал работу марсианского вертолета Ingenuity. Этот мощный чип теперь используется для значительного улучшения автономных навигационных возможностей марсохода Perseverance при исследовании им марсианской поверхности. Новая система, получившая название "Глобальная локализация Марса" (Mars Global Localization), призвана позволить марсоходу самостоятельно преодолевать огромные, ранее недоступные расстояния, открывая новые горизонты для научных открытий.

Космическое агентство на прошлой неделе подробно рассказало об этом новаторском достижении, пояснив, что процессор, установленный на базовой станции вертолета (HBS), был выбран из-за его выдающейся скорости. Сообщается, что он примерно в 100 раз быстрее существующего навигационного оборудования марсохода. Конкретный чип — это Qualcomm 801, модель, оснащенная четырьмя пользовательскими центральными процессорами Krait на базе совместимых с Arm ядер, графическим процессором Adreno 330 и цифровым сигнальным процессором Hexagon. По имеющимся данным, марсианские модули работают на частоте 2,26 ГГц и оснащены 2 ГБ оперативной памяти (RAM) и 32 ГБ флэш-памяти (flash memory). NASA также успешно запустила на этой системе операционную систему Linux.

После того как вертолет Ingenuity успешно завершил свою новаторскую миссию, совершив 72 полета, и был окончательно выведен из эксплуатации, его базовая станция (HBS) оказалась бездействующей. Это предоставило возможность Ванди Верма, главному инженеру по робототехнике Лаборатории реактивного движения NASA (JPL), рассмотреть возможность повторного использования этого ценного оборудования. Ее инициатива привела к разработке новой рабочей нагрузки для системы на кристалле (SoC), известной как "Глобальная локализация Марса".

В основе этой новой системы лежит передовой алгоритм, предназначенный для быстрого сравнения панорамных изображений, полученных навигационными камерами марсохода, с бортовыми картами рельефа, полученными с орбиты. NASA утверждает, что этот алгоритм способен с поразительной точностью определять местоположение марсохода — в пределах примерно 25 сантиметров — всего за две минуты. Система уже была введена в эксплуатацию, и успешные развертывания были зафиксированы 2 и 16 февраля, что знаменует собой значительный скачок в автономности марсохода.

Верма сравнила это усовершенствование с "предоставлением марсоходу GPS", позволяя ему автономно определять свое точное местоположение на Марсе. "Это означает, что марсоход сможет автономно проезжать гораздо большие расстояния, что позволит нам исследовать большую часть планеты и получать больше научных данных", — пояснила она. В объявлении NASA также подчеркивается, что эта программная модернизация позволяет отправлять команды Perseverance для движения "на потенциально неограниченные расстояния без необходимости связываться с Землей", что является существенным улучшением по сравнению с его предыдущими навигационными инструментами.

Ранее системы автономной навигации Perseverance могли "все больше сомневаться в своем точном местополонии", иногда ошибаясь в определении позиции на 35 метров. Эта неопределенность могла привести к тому, что марсоход преждевременно прекращал движение, опасаясь приближения к опасному рельефу, и ожидал инструкций с Земли. Новая система "Глобальная локализация Марса" значительно сокращает количество таких ошибок, обеспечивая более безопасные и эффективные исследования.

Интеграция этой передовой системы не обошлась без трудностей. NASA подробно описало, что оно разработало строгие процедуры проверки для обеспечения надежности алгоритма. Процесс включает многократное выполнение алгоритма на HBS перед тем, как основные компьютеры марсохода проверят результаты. Во время тестирования команда столкнулась с незначительными расхождениями в положении марсохода, иногда до 1 миллиметра. Они также обнаружили повреждение примерно 25 битов — ничтожной доли 1 гигабайта памяти процессора — и разработали сложное решение для изоляции этих неисправных битов во время выполнения алгоритма, обеспечивая целостность данных.

Этот замечательный подвиг подчеркивает приверженность NASA находчивости и инновациям, особенно в сложных условиях Марса, где стоимость миссий и ограничения весьма значительны. Внутренняя задержка связи (до 40 минут в одну сторону) и ограниченная скорость передачи данных (максимум 2 Мбит/с) делают высокоавтономную работу решающей для успеха миссии. Верма считает, что разработка "Глобальной локализации Марса" и ее развертывание на процессоре Snapdragon послужат ценным руководством для будущих конструкций космических аппаратов, использующих коммерческие компоненты. NASA уже смотрит в будущее: его ученые рассматривают применение этих знаний для лунных миссий, где точное позиционирование так же критично в условиях сложного освещения и долгих, холодных лунных ночей.

Информационное агентство Эхбари