НАСА Развивает Марсианскую Автономию: Перепрофилирование Snapdragon-процессора Вертолета Ingenuity для Навигации Марсохода Perseverance

Вашингтон, округ Колумбия - Информационное агентство Эхбари

НАСА Развивает Марсианскую Автономию: Перепрофилирование Snapdragon-процессора Вертолета Ingenuity для Навигации Марсохода Perseverance

В выдающемся проявлении инженерной изобретательности и находчивости НАСА представило новаторское достижение в исследовании Марса: перепрофилирование мощного процессора от ныне приземлившегося марсианского вертолета Ingenuity для наделения марсохода Perseverance беспрецедентными возможностями автономной навигации. Этот инновационный «хак» призван революционизировать способ передвижения марсохода по Красной планете, позволяя ему преодолевать потенциально «неограниченные расстояния» и значительно расширять свою научную миссию.

Суть этого усовершенствования заключается в компьютере базовой станции вертолета (HBS), который изначально служил центром связи для вертолета Ingenuity. После того как Ingenuity успешно выполнил 72 полета до недавнего приземления, его HBS простаивал. Признавая огромный потенциал этого неиспользуемого оборудования, Ванди Верма, главный инженер по робототехническим операциям в Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА, возглавила усилия по переназначению его огромной вычислительной мощности. Оказалось, что HBS содержит процессор Qualcomm Snapdragon 801 — чип значительно более мощный (по сообщениям, в 100 раз быстрее), чем основные навигационные системы марсохода Perseverance. Этот коммерческий кремний, работающий под управлением специальной дистрибуции Linux, включает четыре ядра Krait, графический процессор Adreno 330 и цифровой сигнальный процессор Hexagon, а также может похвастаться тактовой частотой 2,26 ГГц, 2 ГБ оперативной памяти и 32 ГБ флэш-памяти — настоящий суперкомпьютер по марсианским стандартам.

Новая рабочая нагрузка, разработанная для этого SoC, называется «Глобальная Марсианская Локализация». Этот сложный алгоритм быстро сравнивает панорамные изображения, полученные навигационными камерами марсохода, с бортовыми орбитальными картами местности высокого разрешения. В результате получается удивительно точная система самолокализации, сродни оснащению марсохода собственным GPS на Марсе. НАСА сообщает, что этот алгоритм может определить местоположение марсохода с точностью до примерно 10 дюймов (25 сантиметров) всего за две минуты. Эта возможность уже внедрена в производство, с успешными развертываниями 2 и 16 февраля, что демонстрирует ее непосредственное влияние на миссию.

«Это что-то вроде того, как если бы марсоходу дали GPS. Теперь он может определять свое собственное местоположение на Марсе», — объяснила Верма, подчеркивая преобразующий характер модернизации. «Это означает, что марсоход сможет проезжать гораздо большие расстояния автономно, поэтому мы исследуем большую часть планеты и получим больше научных данных». Это достижение устраняет критическое ограничение предыдущих методов автономной навигации, когда марсоход мог «все больше сомневаться в своем точном местоположении» во время длительных поездок, иногда ошибаясь в определении своей позиции до 35 метров. Такие неопределенности часто приводили к тому, что Perseverance преждевременно останавливал свое путешествие, ожидая дальнейших инструкций с Земли — процесс, затрудненный задержками связи до 40 минут и ограниченной скоростью передачи данных около 2 Мбит/с.

Реализация этого инновационного решения не обошлась без трудностей. Интеграция компьютера HBS, изначально предназначенного для связи с вертолетом, в навигационную систему марсохода представляла значительные инженерные проблемы. Команда JPL разработала строгие проверки, требующие многократного запуска алгоритма на HBS, а затем проверки результатов одним из основных компьютеров марсохода. Во время тестирования была обнаружена постоянная ошибка позиционирования в 1 миллиметр. Дальнейшее расследование выявило повреждение около 25 бит в 1 гигабайте памяти процессора — крошечная доля, но достаточная для внесения неточностей. Инженеры быстро разработали программное решение для изоляции и обхода этих скомпрометированных бит, обеспечивая целостность и точность алгоритма.

Это гениальное перепрофилирование коммерческих готовых технологий (COTS) подчеркивает растущую тенденцию в освоении космоса. Ванди Верма считает, что уроки, извлеченные из разработки «Глобальной Марсианской Локализации» и ее развертывания на процессоре Snapdragon, будут бесценны для будущих миссий. Поскольку конструкторы космических аппаратов все чаще используют коммерческий кремний, способность адаптировать и оптимизировать существующее оборудование для новых функций становится первостепенной. Предвидение НАСА выходит за рамки Марса; его ученые уже рассматривают аналогичные проблемы на Луне, где экстремальные условия освещения и продолжительные, холодные лунные ночи делают точную локализацию еще более важной для будущих лунных посадочных аппаратов и марсоходов. Этот смелый шаг на Марсе не только продвигает миссию Perseverance вперед, но и закладывает жизненно важную основу для более глубокого, более автономного исследования нашей Солнечной системы.

Информационное агентство Эхбари