Техно-магия НАСА предоставляет марсоходу Perseverance большую автономию

Глобальный - Информационное агентство Эхбари

Техно-магия НАСА предоставляет марсоходу Perseverance большую автономию

В монументальном шаге для роботизированных планетарных исследований НАСА и его Лаборатория реактивного движения (JPL) представили революционное усовершенствование автономных возможностей марсохода Perseverance. Это нововведение, названное Mars Global Localization (MGL), представляет собой значительный скачок вперед в области автономных космических аппаратов, обещая раскрыть беспрецедентный научный потенциал на Красной планете.

Нынешнее поколение марсоходов НАСА, включая MSL Curiosity и более продвинутый Perseverance, уже работает с определенной степенью автономии. Действительно, разработка сложной автономной навигации была основной целью миссии Perseverance с самого начала. Оба марсохода используют систему под названием AutoNav, которая применяет изображения и карты для планирования маршрута. Perseverance, с его более мощной системой AutoNav, впечатляюще преодолел 17,7 километра за первый год на Марсе, при этом примерно 88% его маршрута было оценено автономно. Однако постоянной проблемой для еще большей самодостаточности было точное определение местоположения. Чем дольше марсоход движется автономно, тем значительнее становится накопленная ошибка в его понимании своего точного местоположения на марсианской поверхности, что в конечном итоге мешает ему планировать и выполнять безопасные, точные маршруты без вмешательства человека.

Автономные операции Perseverance в настоящее время объединяют три различные системы: AutoNav для планирования маршрута, AEGIS (Автономное исследование для сбора расширенных научных данных) для выбора целей наблюдения с использованием широкоугольных изображений и OBP (Бортовой планировщик) для планирования операций с целью оптимизации энергопотребления. В совокупности эти системы направлены на максимизацию научного результата, позволяя марсоходу принимать некоторые решения независимо.

Тем не менее, отсутствие системы, подобной GPS, на Марсе исторически требовало частого человеческого контроля для точной локализации. Ранее, когда ошибка позиционирования Perseverance накапливалась за пределы безопасного порога, он останавливался, делал панорамное изображение на 360 градусов и ожидал вмешательства человека. Операторы миссии на Земле затем вручную сопоставляли местоположение марсохода с глобальной картой, по сути говоря ему: «Ты не потерялся, ты в безопасности. Продолжай движение». Ванди Верма, главный инженер по робототехнике JPL для миссии, подчеркнула критическую важность устранения этого ограничения: «Мы знали, что если мы решим эту проблему, марсоход сможет проезжать гораздо большие расстояния каждый день».

Новая система глобальной локализации на Марсе (MGL) коренным образом меняет эту динамику. «Это похоже на то, как если бы мы дали марсоходу GPS. Теперь он может определять свое собственное местоположение на Марсе», — объяснила Верма. «Это означает, что марсоход сможет проезжать гораздо большие расстояния автономно, поэтому мы будем исследовать больше планеты и получать больше научных данных. И ее можно использовать практически для любого другого марсохода, движущегося быстро и далеко». Этот прорыв обещает расширить операционный диапазон Perseverance далеко за пределы его предыдущего самого длинного автономного пробега в 699,9 метра за три дня, расстояние, ранее ограниченное растущей неопределенностью положения.

Важно отметить, что разработка MGL частично стала возможной благодаря завершению выдающейся миссии вертолета Ingenuity. После выполнения 72 впечатляющих полетов за три года Ingenuity получил повреждение ротора и завершил свои операции в январе 2024 года. Это событие освободило мощный микропроцессор на борту Perseverance, который был предназначен для связи с вертолетом. Перепрофилировав этот «крошечный электронный мозг», Perseverance теперь может определять свое местоположение на поверхности с точностью до 10 дюймов (около 25 сантиметров), при этом на это требуется всего около двух минут.

Система MGL использует усовершенствованный алгоритм для сравнения бортовых карт рельефа, тщательно созданных орбитальными космическими аппаратами, с панорамными изображениями, полученными собственными камерами Perseverance. Этот сложный процесс сопоставления позволяет марсоходу определять свое точное местоположение без участия человека. Perseverance уже успешно продемонстрировал эту возможность в течение двух обычных рабочих дней, 2 и 16 февраля. Эта новая способность имеет потенциал значительно увеличить расстояния, которые Perseverance может преодолевать автономно, тем самым принося существенные научные дивиденды, предоставляя доступ к ранее недостижимым или трудоемким целям исследования.

Значение MGL выходит за рамки Perseverance. Как заявляют авторы в своей конференции, «Censible: Надежная и практичная структура глобальной локализации для планетарных поверхностных миссий», система «позволяет марсоходу выполнять команды по преодолению потенциально неограниченных расстояний без необходимости локализации с Земли». Они также подчеркивают ее более широкую применимость, отмечая, что «помимо Perseverance, абсолютная оценка положения является ключевой для будущих планетарных роботизированных миссий».

Джереми Нэш, инженер по робототехнике JPL, который руководил проектом под руководством Вермы, подчеркнул глубокое влияние этого достижения: «Мы дали марсоходу новую возможность. Это была открытая проблема в исследованиях робототехники на протяжении десятилетий, и было очень интересно впервые развернуть это решение в космосе». Это достижение не только укрепляет роль Perseverance как передового исследователя, но и закладывает критически важную основу для следующего поколения высокоавтономных роботизированных миссий в дальние миры.

Информационное агентство Эхбари