Skąd NASA ma tyle zaufania do łazika Perseverance na Marsie? Podpowiedź brzmi OPTIMISM
OPTIMISM to skrót od Operational Perseverance Twin for Integration of Mechanisms and Instruments Sent to Mars. Krótko rzecz ujmując, to funkcjonalny odpowiednik Perseverance, który na Ziemi pozwala bezpiecznie imitować i testować jego pracę
Pamiętacie niedawny tekst o europejskim łaziku, który już kopie w gruncie, choć wcale nie poleci na Marsa. Opisany tam pojazd to funkcjonalna kopia łazika Rosalind Franklin już przed startem misji wykorzystywana jako środowisko testowe. Dodatkowe kopie nie są czymś nowym, szczególnie w przypadku łazików marsjańskich, w tym Perseverance.
Marsjańska i ziemska wersja łazika Perseverance nie są całkiem identyczne
Wersją łazika w pełni przystosowaną do warunków na Czerwonej Planecie jest ten pojazd, który tam poleciał/poleci, ale nie oznacza to, że te które pozostały na Ziemi to jedynie próbne egzemplarze. Jest wśród nich działający wariant łazika, który służy jako poligon doświadczalny. W przypadku Perseverance taką rolę pełni wspomniany OPTIMISM. Łazik Curiosity też ma swojego „prawie” bliźniaka, czyli MAGGIE (Mars Automated Giant Gizmo for Integrated Engineering).
Koła ziemskich testowych łazików są grubsze niż te, które mają łaziki na Marsie. To konieczne, by skompensować wpływ dużo silniejszej grawitacji na Ziemi. Modyfikacje dotyczą zresztą całego mechanizmu napędowego.
Jakby tego było jeszcze mało, Perseverance jak i Curiosity są przystosowane do pracy w niskich marsjańskich temperaturach, nawet minus kilkudziesięciu stopni. Tymczasem w Pasadenie, gdzie znajduje się testowy tor, nawet zimą bywa ciepło. Na Marsie trzeba martwić się zatem, by elektronika miała wystarczająco dużo ciepła do pracy, na Ziemi trwa walka z przegrzewaniem się obwodów w upalne dni.
OPTIMISM czyli ziemski bliźniak Perseverance i jego wyzwanie
Z tych dwóch naziemnych wersji marsjańskich łazików najwięcej pracy ma ostatnio OPTIMISM. Po raz pierwszy wykorzystano go jako platformę testową we wrześniu 2020. Niedawno dokonano aktualizacji oprogramowania tak by była w pełni zgodna z oprogramowaniem Perseverance na Marsie. Dotyczy to między innymi algorytmów związanych z autonomiczną jazdą po powierzchni planety. OPTIMISM wyposażono także w dokładną kopię mechanizmu pobierania próbek z powierzchni (Adaptive Caching Assembly).
Tak wygląda dotychczasowa trasa Perseverance
Perseverance przebywa na Marsie już 266 dni i właśnie wjeżdża na teren jeszcze trudniejszy, bardziej nachylony, niż miało to miejsce dotychczas. W trakcie powolnej wspinaczki napotka większą niż dotychczas liczbę przeszkód. Więcej przeszkód to dla automatyki nawigacji łazika (AutoNav) więcej danych, które powinny zostać odpowiednio przetworzone. A wzrok cyfrowy, kluczowy element systemu AutoNav, może być wprowadzony w błąd podobnie jak daje się oszukać wzrok człowieka.
By mieć pewność, że Perseverance zareaguje prawidłowo na wszystkie przeszkody i nie uszkodzi swoich kół w trakcie jazdy, konieczne są wcześniejsze testy na Ziemi. I tu do działania przystępuje OPTIMISM.
Jeździ on po specjalnie przygotowanym, usianym kamieniami marsjańskim podwórku JPL w Pasadenie. Powstało ono już na cele misji Pathfinder i łazika Sojourner z 1997 roku.
Podwórko może być zaaranżowane podobnie jak aktualna okolica znajdującego się prawie 380 milionów kilometrów dalej Perseverance. Warto zauważyć, że podobnego typu testowy tor, jest co roku tworzony w Kielcach na potrzeby zawodów ERC (European Rover Challenge).
Powodzenie testów z udziałem OPTIMISM przełoży się na sukces Perseverance
Jeśli OPTIMISM zda w danych okolicznościach egzamin z autonomicznej jazdy, kontrola misji otrzyma zielone światło i pozwoli systemowi AutoNav w łaziku Perseverance na więcej niż dotychczas samodzielności. Wersja AutoNav jaką dysponuje Perseverance jest bardziej zaawansowana niż podobny system z jakiego korzystał Curiosity. I teoretycznie powinno to zagwarantować szybszą jazdę w trudnym terenie.
Perseverance nocuje na otwartej mroźnej przestrzeni. OPTIMISM parkuje w cieplutkim garażu
Testy naziemne podobnie jak w przypadku europejskiego łazika, dotyczą także pobierania próbek. Już pierwsze doświadczenia Peseverance z wierceniem i akwizycją próbki udowodniły, że grunt na Marsie bywa zdradliwy. A skoro teraz Perseverance znajdzie się na jeszcze mniej przewidywalnej nawierzchni, to musi być gotowy na wyjątkowo różnorodne scenariusze pracy.
Tak wygląda samodzielna jazda Perseverance po Marsie
Przykładem tego co potrafi AutoNav jest poniższe wideo poklatkowe. Złożono je z sekwencji obrazów zarejestrowanych w 200 Solu pobytu Perseverance na Czerwonej Planecie. Filmik trwa 28 sekund, ale w rzeczywistości od pierwszej do ostatniej klatki nagrania upływa ponad 1,5 godziny. W tym czasie Perseverance z pomocą systemu AutoNav pokonał samodzielnie 167 metrów.
Testy prowadzone są przed i po fakcie
Testy z pomocą łazika OPTIMISM mogą dotyczyć działań, które Perseverance dopiero podejmie, czyli by kontrola wiedziała czego się spodziewać, ale także służyć do analizy jego działań po fakcie, do analizy zachowania łazika na Marsie.
Na przykład gdy okaże się, że łazik nie pojechał tak jak tego się spodziewano lub pojawiły się komunikaty o błędach w pracy aparatury, z pomocą OPTIMISM można odtworzyć daną sytuację. W ten sposób znacznie łatwiej doszukać się źródła problemów, a potem opracować receptę na jego wyeliminowanie.
Źródło: NASA JPL, inf. własna
Komentarze
3