Slijedi završni odlomak iz moje nove knjige, “Nevjerovatne priče iz svemira: iza scene, misije koje mijenjaju naš pogled na kosmos”. Knjiga je iznutra pogled na nekoliko trenutnih NASA-ovih robotskih misija, a ovaj je odlomak dio 3 od 3 objavljena ovdje u časopisu Space Magazine, poglavlja 2, "Roving Mars with Curiosity." Prvi dio možete pročitati ovdje, a drugi dio ovdje. Knjiga je dostupna u tisku ili u e-knjizi (Kindle ili Nook) Amazon i Barnes & Noble.
Kako voziti Mars Rover
Kako znatiželja zna gdje i kako se voziti preko Marsove površine? Možete zamisliti inženjere u JPL-u pomoću džojstika, sličnih onima koji se koriste za igračke na daljinsko upravljanje ili videoigre. Ali za razliku od vožnje RC-om ili igranjem, vozači Mars rovera nemaju neposredne vizualne ulaze ili video zaslon da vide kuda ide rover. I baš kao i pri slijetanju, uvijek postoji vremensko kašnjenje kada se zapovijed šalje roveru i kad je primimo na Mars.
"Ne vozi se u interaktivnom smislu u stvarnom vremenu zbog kašnjenja vremena", objasnio je John Michael Morookian, koji vodi tim vozača rovera.
Stvarni naziv Marookiana i njegovog tima su "Rover planeri", što precizno opisuje što rade. Umjesto da "vozimo" rovere po sebi; unaprijed isplaniraju rutu, programiraju specijalizirani softver i uploadaju upute u Curiosity.
"Koristimo slike snimljene roverom iz njegove okolice", rekao je Morookian. „Imamo set stereo slika s četiri crno-bijele navigacijske kamere, zajedno sa slikama sa Hazcams (kamere za izbjegavanje opasnosti), podržane slikama u boji visoke rezolucije s MastCam-a koji nam daju detalje o prirodi terena ispred i tragove o vrstama stijena i minerala na nalazištu. To pomaže identificirati strukture koje znanstvenicima izgledaju zanimljivo. "
Koristeći sve dostupne podatke, oni mogu stvoriti trodimenzionalnu vizualizaciju terena sa specijaliziranim softverom nazvanim Rover Sequaching and Visualization Program (RSVP).
"Ovo je u osnovi Mars simulator, a mi smo simuliranu znatiželju stavili u panoramu scene kako bismo predočili kako rover može prijeći svoj put", objasnio je Morookian. "Također možemo staviti stereo naočale koje našim očima omogućuju da prizor vide u tri dimenzije kao da smo tamo s roverom.
U virtualnoj stvarnosti vozači rovera mogu manipulirati scenom i roverom kako bi testirali svaku mogućnost koji su ruti najbolji i koja područja treba izbjegavati. Tamo mogu napraviti sve pogreške (zaglaviti se u dini, prevrnuti rover, srušiti se na veliku stijenu, otjerati obor) i usavršiti redoslijed vožnje, dok pravi rover ostaje siguran na Marsu.
"Znanstvenici također pregledavaju slike radi zanimljivih značajki i savjetuju se s Rover planerom kako bi pomogli definirati put. Zatim sastavljamo detaljne naredbe koje su potrebne da bi se znatiželja prešla od točke A do točke B tim putem ", rekao je Morookian. "" Također možemo uključiti naredbe potrebne za usmjeravanje rovera da ostvari kontakt s web mjesto pomoću robotske ruke. "
Dakle, svake noći je roveru naređeno da se isključi osam sati kako bi svoje baterije napunio nuklearnim generatorom. No prvo radoznalost šalje podatke na Zemlju, uključujući slike terena i sve znanstvene informacije. Na planeti Rover planeri preuzimaju te podatke, obavljaju svoje planiranje, dovršavaju programiranje softvera i prenose informacije natrag na Mars. Tada se znatiželja probudi, preuzme upute i započne djelovati. I ciklus se ponavlja.
Radoznalost također ima značajku AutoNav koja omogućava roveru da pređe područja koja tim još nije vidio na slikama. Dakle, moglo bi se preći preko brda i niz drugu stranu do sada netaknutog područja, s AutoNav-om koji osjeti potencijalne opasnosti.
"Ne koristimo ga prečesto jer je računski skupo, što znači da treba mnogo duže da rover radi u tom načinu", rekao je Morookian. "Često smatramo da je bolja trgovina samo doći sutradan, pogledati slike i voziti se dalje koliko možemo vidjeti."
Kako mi je Morookian pokazao razne prostorije koje su koristile ekipe za planiranje rovera u JPL-u, objasnio mi je kako moraju raditi na više različitih vremenskih raspona.
"Ne samo da imamo svakodnevno planiranje ruta," rekao je, "već i dugoročno strateško planiranje koristeći orbitalne slike iz HiRISE kamere na Mars Reconnaissance Orbiter i biramo staze na temelju značajki koje se vide iz orbite. Naš tim radi strateški i traži mnogo mjeseci da definiramo najbolje staze. "
Drugi postupak nazvan Supra-Tactical izgleda samo slijedeći tjedan. To uključuje planiranje znanosti i usavršavanje vrsta aktivnosti koje će rover raditi u kratkom roku. Također, budući da nitko iz tima više ne živi na Marsovom vremenu, petkom Rover Planeri planiraju planove za nekoliko dana.
"Budući da ne radimo vikendom, planovi za petak sadrže više različitih aktivnosti", rekao je Morookian. "Dva paralelna tima odlučuju u koje će dane rover voziti, a u koje će dane obavljati druge aktivnosti, poput rada s robotskom rukom ili drugim instrumentima."
Podaci koji dolaze tijekom cijelog vikenda s rovera se prate, a ako postoji problem, treba pozvati tim da izvrši detaljniju procjenu. Morookian je rekao da su morali nekoliko puta angažirati tim za hitne vikende, ali dosad nije bilo ozbiljnih problema. "Ipak nas drži za nožne prste", rekao je.
Rover ima brojne reaktivne sigurnosne provjere količine ukupnog nagiba rover palube i zglobnog sustava ovjesa kotača, tako da ako rover ide preko prevelikog predmeta, automatski će se zaustaviti.
Radoznalost nije izgrađena za brzinu. Dizajniran je za put do 200 metara metra do 660 stopa, ali rijetko se putuje toliko daleko u Solu. Do početka 2016. rover je prošao ukupno oko 7,5 milja (12 km) kroz površinu Marsa.
Nekoliko je načina da se utvrdi koliko je znatiželja prešla, no najtačnije mjerenje naziva se "vizualna odometrija". Radoznalost ima specijalizirane rupe na kotačima u obliku Morseovih kôdskih slova, kojima piše "JPL" - kimanje kući roverovih znanstvenih i inženjerskih timova - preko marsovskog tla.
"Vizualna odometrija funkcionira uspoređujući najnoviji par stereo slika prikupljenih otprilike na svaki metar preko pogona", rekao je Morookian. "Pojedinačne značajke u sceni odgovaraju i prate kako bi se izmjerio način na koji je kamera (a time i rover) pretočila i rotirala u trodimenzionalnom prostoru između dviju slika i to nam u vrlo stvarnom smislu govori koliko je znatiželja otišla „.
Pažljivim pregledom rover tračnica može se otkriti vrstu vuče koju kotači imaju i ako su kliznuli, na primjer zbog visokih padina ili pjeskovitog tla.
Nažalost, Curiosity sada ima novih rupa na svojim kotačima koji ne bi trebali biti tamo.
Problemi s roverom
Morookian i znanstvenik na projektu Ashwin Vasavada izrazili su olakšanje i zadovoljstvo što je sveukupno - ovo daleko u misiji - Radoznalost prilično zdrav vozač. Cijeli znanstveni teret trenutno djeluje s gotovo punom sposobnošću. No, tim inženjera stalno pazi na nekoliko pitanja.
"Oko sol 400, shvatili smo da kotači troše brže nego što smo očekivali", rekao je Vasavada.
A haljina se nije sastojala od samo malih rupa; ekipa je počela vidjeti prodore i gadne suze. Inženjeri su shvatili da se rupe stvaraju po tvrdim, nazubljenim stijenama na kojima je rover vozio za to vrijeme.
"Nismo u potpunosti očekivali vrstu" šiljastih "stijena koje su napravile štetu", rekao je Vasavada. "Također smo napravili neka ispitivanja i vidjeli kako jedan kotač može gurnuti drugi kotač u stijenu, što je štete pogoršalo. Sada vozimo opreznije i ne vozimo koliko dugo u prošlosti. Mogli smo smanjiti štetu na prihvatljivijoj stopi. "
Početkom misije, znatiželjno je računalo nekoliko puta prešlo u "sigurni način rada", jer je program znatiželje prepoznao problem, a odgovor je bio da onemogući daljnje aktivnosti i telefonski dom.
Specijalizirani softver za zaštitu od kvarova pokreće se kroz module i instrumente, a kada se pojavi problem, rover se zaustavlja i na Zemlju šalje podatke nazvane 'evidencija događaja'. Zapisi uključuju razne kategorije hitnosti, a početkom 2015. rover je poslao poruku koja je u osnovi rekla: "Ovo je vrlo, jako loše." Vježba na ruci rovera imala je fluktuaciju električne struje - poput kratkog spoja.
"Curiosityov softver ima mogućnost otkrivanja kratkih hlača, poput prekidača kruga uzemljenja koji imate u svojoj kupaonici", objasnio je Morookian, "osim što vam ovaj govori" ovo je vrlo, jako loše ", umjesto da vam daje žuto svjetlo."
Budući da tim ne može otići na Mars i popraviti problem, sve je popravljeno slanjem ažuriranja softvera na rover ili promjenom operativnih postupaka.
"Sada smo samo pažljiviji u načinu na koji vježbamo", rekao je Vasavada, "i ne bušimo s punom snagom u početku, već polako podizajte se. Nekako je način na koji se sada vozimo, opreznije, ali još uvijek posao ispunjava. Do sada nije imao ogroman utjecaj. "
Laganiji dodir bušilice bio je potreban i za mekše kamene blatnike i pješčenjake na koje je naišao rover. Morookian je rekao da postoji zabrinutost da slojevite stijene ne stanu pod napadom standardnog protokola bušenja, pa su prilagodili tehniku upotrebom najnižih „postavki“ koje još uvijek omogućuju bušilici da postigne dovoljan napredak u stijeni.
No, mogućnosti korištenja vježbe povećavaju se kako radoznalost počinje kretati planinom. Rover putuje kroz ono što Vasavada naziva "ciljano bogatim, vrlo zanimljivim područjem", dok znanstveni tim radi na povezivanju geološkog konteksta svega što vide na slikama.
Pronalaženje ravnoteže na Marsu
Dok je preusmjeravanje u zaljev Yellowknife omogućilo timu da naprave neka velika otkrića, osjećali su pritisak kako bi došli do planine. Oštro, tako da smo "godinu dana vozili kao pakao", rekao je Vasavada.
Na planini je još uvijek prisutan što veći dio misije, a cilj joj je proći kroz najmanje četiri različite stijene - ili slojeve - na planini. Oštar. Svaki bi sloj mogao biti poput poglavlja iz Marsove povijesti.
„Istraživanje planine Oštro je fascinantno ", rekao je Vasavada," i pokušavamo održati spoj između zaista sjajnih otkrića, koja nas - što mrziš reći - usporava i sve više na planini. Ako izbliza pogledate stijenu ispred sebe, znači da nikada nećete moći tamo prijeći i pogledati onu drugu zanimljivu stijenu. "
I Vasavada i Morookian rekli su da je izazov održavati ravnotežu svaki dan - pronaći ono što se naziva "koljeno u krivini" ili "slatko mjesto" savršene optimizacije između vožnje i zaustavljanja za znanost.
Tada postoji ravnoteža između zaustavljanja i izvršavanja potpunog promatranja sa svim instrumentima i izvođenja "leteće znanosti" gdje se daju manje intenzivna promatranja.
"Uzimamo u obzir opažanja i generiramo sve hipoteze koje možemo u stvarnom vremenu", rekao je Vasavada. "Čak i ako nam ostane 100 otvorenih pitanja, znamo da na njih možemo odgovoriti kasnije sve dok znamo da smo uzeli dovoljno podataka."
Znatiželjni primarni cilj nije vrh, već regija dugačka oko 1330 stopa (400 metara) gore, gdje geolozi očekuju da nađu granicu između stijena na kojima je bilo puno vode u njihovoj povijesti i onih koje nisu. Ta će granica pružiti uvid u Marsov prijelaz s mokrog na suhi planet, popunjavajući ključni jaz u razumijevanju povijesti planeta.
Nitko zapravo ne zna koliko će trajati znatiželja ili će iznenaditi sve poput svojih prethodnika Duh i prilika. Nakon što je prošao 'glavnu misiju' jedne godine na Marsu (dvije zemaljske godine), a sada u produženoj misiji, jedna velika varijabla je izvor napajanja RTG-a. Dok će raspoloživa snaga početi neprestano opadati, i Vasavada i Marookian ne očekuju da će to biti problem barem još četiri zemaljske godine, a s pravom "njegovanja" snaga bi mogla trajati desetak godina ili više.
Ali također znaju da ne postoji način predviđanja koliko dugo će znatiželja proći ili bi koji neočekivani događaj mogao okončati misiju.
Zvijer
Ima li znatiželja osobnost poput prethodnih Mars rovera?
"Zapravo ne, mi ne izgleda da antropomorfiziramo ovaj rover kao što su to radili ljudi s Duhom i Prilikom", rekao je Vasavada. "Nismo se emocionalno povezali s tim. Sociolozi to zapravo proučavaju. " Zabacio je glavu zabavljenim osmijehom.
Vasavada je nagovijestio da bi to moglo imati veze sa veličinom znatiželje.
"Mislim na to kao na divovsku zvijer", rekao je ravno. "Ali uopće ne na srednji način."
Ono što je došlo kako bi okarakterizirao ovu misiju, rekao je Vasavada, jest složenost iste u svim dimenzijama: ljudska komponenta 500 ljudi koji rade i rade zajedno, istovremeno optimizirajući svačije talente; održavanje rovera sigurno i zdravo; i držanje svakodnevnih deset instrumenata koji ponekad rade potpuno nepovezane znanstvene zadatke.
"Svaki dan je naših vlastitih" sedam minuta terora ", gdje toliko stvari mora ići svakoga dana", rekao je Vasavada. "Postoji milijun potencijalnih problema i interakcija, i stalno morate razmišljati o svim načinima kako stvari mogu poći po zlu, jer postoji milion načina na koje možete pobrkati. To je zamršeni ples, ali srećom imamo sjajnu ekipu. "
Zatim je uz osmijeh dodao: "Ova je misija uzbudljiva, iako je zvijer."
"Nevjerojatne priče iz svemira: zakulisni pogled na misije koje mijenjaju naš pogled na kosmos" objavljuje Page Street Publishing, podružnica Macmilana.
