ناسا تطلق العنان للاستقلالية المريخية: إعادة توظيف معالج سنابدراجون لطائرة إنجينويتي لمساعدة مسبار بيرسيفيرانس في الملاحة

واشنطن العاصمة - وكالة أنباء إخباري

ناسا تطلق العنان للاستقلالية المريخية: إعادة توظيف معالج سنابدراجون لطائرة إنجينويتي لمساعدة مسبار بيرسيفيرانس في الملاحة

في عرض رائع للبراعة الهندسية وحسن التدبير، كشفت وكالة ناسا عن تقدم رائد في استكشاف المريخ: إعادة توظيف المعالج القوي من مروحية إنجينويتي المريخية المتوقفة الآن لمنح مسبار بيرسيفيرانس قدرات ملاحة ذاتية غير مسبوقة. من المتوقع أن يُحدث هذا "الاختراق" المبتكر ثورة في طريقة عبور المسبار للكوكب الأحمر، مما يسمح له بتغطية "مسافات غير محدودة" محتملة وتوسيع مهمته العلمية بشكل كبير.

يكمن جوهر هذا التحسين في حاسوب محطة قاعدة المروحية (HBS)، الذي كان في الأصل بمثابة مركز الاتصال لمروحية إنجينويتي. بعد أن أكملت إنجينويتي 72 رحلة بنجاح قبل توقفها الأخير، أصبحت محطة HBS خاملة. وإدراكًا للإمكانات الهائلة لهذا الجهاز غير المستخدم، قادت فاندي فيرما، كبيرة مهندسي عمليات الروبوتات في مختبر الدفع النفاث (JPL) التابع لناسا، الجهود لإعادة تكليف قدرته المعالجة الهائلة. اتضح أن محطة HBS تحتوي على معالج كوالكوم سنابدراجون 801، وهي شريحة أقوى بكثير – يُقال إنها أسرع 100 مرة – من أنظمة الملاحة الأساسية لمسبار بيرسيفيرانس. هذه الشريحة التجارية، التي تعمل بنظام لينكس مخصص، تتميز بأربع وحدات معالجة مركزية من نوع Krait، ووحدة معالجة رسومات Adreno 330، ومعالج إشارة رقمية Hexagon، وتتباهى بسرعة ساعة تبلغ 2.26 جيجاهرتز، وذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة 2 جيجابايت، وذاكرة فلاش بسعة 32 جيجابايت – أي حاسوب فائق بكل المقاييس المريخية.

يُطلق على عبء العمل الجديد الذي تم تطويره لهذه الشريحة اسم "تحديد المواقع العالمي للمريخ". تقارن هذه الخوارزمية المتطورة بسرعة الصور البانورامية التي تلتقطها كاميرات الملاحة الخاصة بالمسبار بخرائط التضاريس المدارية عالية الدقة المخزنة على متن المسبار. والنتيجة هي نظام تحديد موقع ذاتي دقيق بشكل ملحوظ، يشبه تزويد المسبار بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخاص به على المريخ. تفيد وكالة ناسا أن هذه الخوارزمية يمكنها تحديد موقع المسبار بدقة في حدود 10 بوصات (25 سنتيمترًا) في حوالي دقيقتين فقط. وقد تم بالفعل وضع هذه القدرة قيد الإنتاج، مع عمليات نشر ناجحة في 2 و 16 فبراير، مما يدل على تأثيرها الفوري على المهمة.

أوضحت فيرما: "هذا يشبه إلى حد ما تزويد المسبار بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS). الآن يمكنه تحديد موقعه الخاص على المريخ"، مسلطة الضوء على الطبيعة التحويلية للترقية. "هذا يعني أن المسبار سيكون قادرًا على القيادة لمسافات أطول بكثير بشكل مستقل، لذلك سنستكشف المزيد من الكوكب ونحصل على المزيد من العلم." يعالج هذا التقدم قيدًا حاسمًا في طرق الملاحة الذاتية السابقة، حيث يمكن أن يصبح المسبار "غير متأكد بشكل متزايد من موقعه الدقيق" خلال القيادة لمسافات طويلة، وفي بعض الأحيان يخطئ في تقدير موقعه بما يصل إلى 35 مترًا. غالبًا ما أدت هذه الشكوك إلى توقف بيرسيفيرانس عن رحلته قبل الأوان، في انتظار المزيد من التعليمات من الأرض – وهي عملية تعوقها تأخيرات الاتصال التي تصل إلى 40 دقيقة وسرعات نقل البيانات المحدودة التي تبلغ حوالي 2 ميجابت في الثانية.

لم يكن تنفيذ هذا الحل المبتكر خاليًا من العقبات. فقد شكل دمج حاسوب HBS، المصمم في الأصل للاتصال بالمروحية، في نظام الملاحة الخاص بالمسبار تحديات هندسية كبيرة. طور الفريق في JPL فحوصات صارمة، تتطلب تشغيل الخوارزمية عدة مرات على HBS، ثم يتم التحقق من النتائج بواسطة أحد أجهزة الكمبيوتر الرئيسية للمسبار. خلال الاختبار، تم الكشف عن خطأ موضعي ثابت يبلغ 1 ملم. كشفت المزيد من التحقيقات عن تلف حوالي 25 بت داخل 1 جيجابايت من ذاكرة المعالج – جزء صغير جدًا، ولكنه كافٍ لإدخال عدم دقة. سرعان ما ابتكر المهندسون حلًا برمجيًا لعزل وتجاوز هذه البتات المتضررة، مما يضمن سلامة الخوارزمية ودقتها.

يؤكد هذا الاستخدام البارع لتقنيات تجارية جاهزة (COTS) على اتجاه متزايد في استكشاف الفضاء. تعتقد فاندي فيرما أن الدروس المستفادة من تطوير تحديد المواقع العالمي للمريخ ونشره على معالج سنابدراجون ستكون لا تقدر بثمن للمهام المستقبلية. مع تزايد اعتماد مصممي المركبات الفضائية على السيليكون التجاري، تصبح القدرة على تكييف وتحسين الأجهزة الموجودة لوظائف جديدة أمرًا بالغ الأهمية. يمتد بعد نظر ناسا إلى ما وراء المريخ؛ فلقد بدأ علماؤها بالفعل في دراسة تحديات مماثلة على القمر، حيث تجعل ظروف الإضاءة القاسية والليالي القمرية الباردة والطويلة تحديد المواقع الدقيق أكثر أهمية للمركبات القمرية والهابطات المستقبلية. هذه الخطوة الجريئة على المريخ لا تدفع مهمة بيرسيفيرانس إلى الأمام فحسب، بل تضع أيضًا أساسًا حيويًا لاستكشاف أعمق وأكثر استقلالية عبر نظامنا الشمسي.

وكالة أنباء إخباري