ناسا خودمختاری مریخ را آزاد می‌کند: استفاده مجدد از مغز اسنپدراگون هلیکوپتر اینجینیویتی برای مسیریابی مریخ‌نورد استقامت

واشنگتن دی سی - خبرگزاری اخباری

ناسا خودمختاری مریخ را آزاد می‌کند: استفاده مجدد از مغز اسنپدراگون هلیکوپتر اینجینیویتی برای مسیریابی مریخ‌نورد استقامت

در نمایشی چشمگیر از نبوغ و تدبیر مهندسی، ناسا پیشرفت چشمگیری را در اکتشافات مریخ رونمایی کرده است: استفاده مجدد از پردازنده قدرتمند هلیکوپتر مریخی اینجینیویتی که اکنون زمین‌گیر شده است، برای اعطای قابلیت‌های ناوبری خودکار بی‌سابقه به مریخ‌نورد استقامت. این «ترفند» نوآورانه قرار است شیوه پیمایش مریخ‌نورد در سیاره سرخ را متحول کند و به آن اجازه می‌دهد تا «مسافت‌های بالقوه نامحدود» را طی کرده و مأموریت علمی خود را به طور قابل توجهی گسترش دهد.

قلب این بهبود در رایانه ایستگاه پایه هلیکوپتر (HBS) نهفته است، که در ابتدا به عنوان مرکز ارتباطی برای هلیکوپتر اینجینیویتی عمل می‌کرد. پس از اینکه اینجینیویتی 72 پرواز را با موفقیت قبل از زمین‌گیر شدن اخیر خود به پایان رساند، HBS آن بیکار شد. وندی ورما، مهندس ارشد عملیات رباتیک در آزمایشگاه پیش‌رانش جت (JPL) ناسا، با درک پتانسیل عظیم این سخت‌افزار استفاده‌نشده، تلاش‌ها را برای اختصاص مجدد قدرت پردازشی فوق‌العاده آن رهبری کرد. HBS، همانطور که مشخص شد، یک پردازنده کوالکام اسنپدراگون 801 را در خود جای داده است، یک تراشه به طور قابل توجهی قدرتمندتر – طبق گزارش‌ها 100 برابر سریع‌تر – از سیستم‌های ناوبری اصلی مریخ‌نورد استقامت. این سیلیکون درجه تجاری، که یک توزیع سفارشی لینوکس را اجرا می‌کند، دارای چهار CPU کرایت، یک GPU آدرنو 330 و یک پردازنده سیگنال دیجیتال هگزاکون است که سرعت کلاک 2.26 گیگاهرتز، 2 گیگابایت رم و 32 گیگابایت حافظه فلش را داراست – یک ابررایانه واقعی با استانداردهای مریخ.

بار کاری جدیدی که برای این SoC توسعه یافته است، «بومی‌سازی جهانی مریخ» نامیده می‌شود. این الگوریتم پیچیده به سرعت تصاویر پانورامیک گرفته شده توسط دوربین‌های ناوبری مریخ‌نورد را با نقشه‌های دقیق مداری از سطح سیاره که در خود مریخ‌نورد ذخیره شده‌اند، مقایسه می‌کند. نتیجه یک سیستم خود-مکان‌یابی فوق‌العاده دقیق است، که شبیه به مجهز کردن مریخ‌نورد به GPS مخصوص خود در مریخ است. ناسا گزارش می‌دهد که این الگوریتم می‌تواند موقعیت مریخ‌نورد را در حدود 10 اینچ (25 سانتی‌متر) در کمتر از دو دقیقه مشخص کند. این قابلیت قبلاً به مرحله تولید رسیده و در 2 و 16 فوریه با موفقیت به کار گرفته شده است که تأثیر فوری آن را بر مأموریت نشان می‌دهد.

ورما توضیح داد: «این تقریباً مانند دادن GPS به مریخ‌نورد است. اکنون می‌تواند موقعیت خود را در مریخ تعیین کند.» او ماهیت تحول‌آفرین این ارتقا را برجسته کرد و افزود: «این بدان معناست که مریخ‌نورد قادر خواهد بود مسافت‌های بسیار طولانی‌تری را به صورت خودکار طی کند، بنابراین ما بخش بیشتری از سیاره را کاوش کرده و علم بیشتری به دست خواهیم آورد.» این پیشرفت یک محدودیت حیاتی روش‌های ناوبری خودکار قبلی را برطرف می‌کند، جایی که مریخ‌نورد می‌توانست در طول رانندگی‌های طولانی «به طور فزاینده‌ای از موقعیت دقیق خود نامطمئن شود» و گاهی اوقات موقعیت خود را تا 35 متر اشتباه تشخیص دهد. چنین عدم قطعیت‌هایی اغلب باعث می‌شد که استقامت سفر خود را زودتر از موعد متوقف کرده و منتظر دستورالعمل‌های بیشتر از زمین باشد – فرآیندی که به دلیل تأخیرهای ارتباطی تا 40 دقیقه و سرعت انتقال داده محدود حدود 2 مگابیت بر ثانیه با مشکل مواجه می‌شد.

اجرای این راه‌حل نوآورانه بدون چالش نبود. ادغام رایانه HBS، که در ابتدا برای ارتباط هلیکوپتر طراحی شده بود، در سیستم ناوبری مریخ‌نورد، چالش‌های مهندسی قابل توجهی را به همراه داشت. تیم JPL کنترل‌های دقیقی را توسعه داد که مستلزم اجرای چندباره الگوریتم بر روی HBS بود، و سپس نتایج توسط یکی از رایانه‌های اصلی مریخ‌نورد بررسی می‌شد تا از مطابقت آن‌ها اطمینان حاصل شود. در طول آزمایش، یک خطای موقعیتی پایدار 1 میلی‌متری تشخیص داده شد. تحقیقات بیشتر نشان داد که حدود 25 بیت در 1 گیگابایت حافظه پردازنده آسیب دیده است – کسری ناچیز، اما برای ایجاد عدم دقت کافی بود. مهندسان به سرعت یک راه حل نرم‌افزاری برای جداسازی و دور زدن این بیت‌های آسیب‌دیده ابداع کردند و از یکپارچگی و دقت الگوریتم اطمینان حاصل کردند.

این استفاده مجدد مبتکرانه از فناوری‌های تجاری آماده (COTS) بر روندی رو به رشد در اکتشافات فضایی تأکید می‌کند. وندی ورما معتقد است که درس‌های آموخته شده از توسعه بومی‌سازی جهانی مریخ و استقرار آن بر روی پردازنده اسنپدراگون برای مأموریت‌های آینده بسیار ارزشمند خواهد بود. با توجه به اینکه طراحان فضاپیما به طور فزاینده‌ای از سیلیکون تجاری استفاده می‌کنند، توانایی تطبیق و بهینه‌سازی سخت‌افزارهای موجود برای عملکردهای جدید از اهمیت بالایی برخوردار می‌شود. دوراندیشی ناسا فراتر از مریخ است؛ دانشمندان آن در حال حاضر چالش‌های مشابهی را در ماه زیر نظر دارند، جایی که شرایط نوری دشوار و شب‌های طولانی و سرد ماه، دانستن دقیق موقعیت فضاپیماها را برای فرودگرها و مریخ‌نوردهای آینده ماه حیاتی‌تر می‌کند. این گام جسورانه در مریخ نه تنها مأموریت استقامت را به جلو می‌برد، بلکه پایه و اساس حیاتی را برای اکتشافات عمیق‌تر و خودکارتر در سراسر منظومه شمسی ما فراهم می‌کند.

خبرگزاری اخباری