Toliau pateikiamas paskutinis mano naujos knygos „Neįtikėtinų istorijų iš kosmoso: žvilgsnis į sceną“ vaizdas į misijas, pakeičiančias mūsų požiūrį į kosmosą “, ištrauka. Knygoje apžvelgiamos kelios dabartinės NASA robotikos misijos, ir ši ištrauka yra 3 iš 3 dalių, paskelbtų čia „Space Magazine“, 2 skyriaus „Maršrutas su smalsumu“ 3 dalis. 1 dalį galite perskaityti čia, o 2 dalį - čia. Knygą galima atspausdinti arba el. Knygoje („Kindle“ arba „Nook“) „Amazon“ ir „Barnes & Noble“.
Kaip vairuoti „Mars Rover“
Kaip „Curiosity“ žino kur ir kaip važiuoti per Marso paviršių? Galite įsivaizduoti JPL inžinierius naudodami vairasvirtes, panašias į tas, kurios naudojamos nuotolinio valdymo žaislams ar vaizdo žaidimams. Tačiau skirtingai nei vairuojant ar žaidžiant RC, „Mars rover“ vairuotojai neturi tiesioginio vaizdinio įvesties ar vaizdo ekrano, kad pamatytų, kur roveris eina. Kaip ir tūpimo metu, visada reikia atidėti laiką, kada komanda siunčiama komandai ir kada ji gaunama į Marsą.
„Tai nėra važiavimas interaktyvia realiojo laiko prasme dėl vėlavimo“, - paaiškino Johnas Michaelas Morookianas, vadovaujantis „rover“ vairuotojų komandai.
Tikrasis Morookiano ir jo komandos vardas yra „Rover Planners“, kuris tiksliai apibūdina, ką jie daro. Užuot „važiavę“ roversais per se; jie iš anksto suplanuoja maršrutą, programuoja specializuotą programinę įrangą ir įkelia instrukcijas į „Curiosity“.
„Mes naudojame vaizdus, padarytus jo apylinkėse,“ - sakė Morookianas. „Turime stereofoninių vaizdų iš keturių nespalvotų navigacijos kamerų rinkinį kartu su„ Hazcams “(pavojaus vengimo kamerų) vaizdais, palaikomais aukštos raiškos„ MastCam “spalvotais vaizdais, kurie suteikia mums informacijos apie reljefo pobūdį. ir užuominos apie uolienų ir mineralų rūšis šioje vietoje. Tai padeda nustatyti struktūras, kurios mokslininkams atrodo įdomios “.
Naudodamiesi visais turimais duomenimis, jie gali sukurti trimatę reljefo vizualizaciją, naudodami specializuotą programinę įrangą, vadinamą „Rover“ sekvenavimo ir vizualizacijos programa (RSVP).
„Iš esmės tai yra„ Marso “treniruoklis ir į scenos panoramą mes įdėjome modeliuotą„ Curiosity “, kad vizualizuotume, kaip roveris galėtų pereiti savo kelią“, - aiškino Morookianas. Taip pat galime užsidėti stereo akinius, kurie leidžia mūsų akims pamatyti sceną trimis matmenimis, tarsi būtume ten su roveriu.
Virtualioje realybėje „rover“ vairuotojai gali manipuliuoti scena ir „rover“ išbandyti visas galimybes, kurie maršrutai yra geriausi ir kokių vietų reikia vengti. Ten jie gali padaryti visas klaidas (įstrigti kopoje, nustumti roverį, sudužti į didelę uolą, nuvažiuoti nuo kritimo vietos) ir patobulinti važiavimo seką, o tikras roveris išlieka saugus Marse.
„Mokslininkai taip pat apžvelgia įdomių vaizdų ypatybes ir konsultuojasi su„ Rover Planners “, kad nustatytų kelią. Tada mes suformuojame išsamias komandas, kurių reikia norint smalsumui iš taško A į tašką B nukreipti tuo keliu “, - teigė Morookianas. „Mes taip pat galime įtraukti komandas, reikalingas roverio krypčiai susisiekti su svetaine naudojant jo robotą.“
Taigi kiekvieną vakarą roveriui liepiama aštuonioms valandoms išsijungti, kad jis galėtų įkrauti savo baterijas branduoliniu generatoriumi. Bet pirmiausia „Curiosity“ siunčia duomenis į Žemę, įskaitant reljefo nuotraukas ir bet kokią mokslo informaciją. Žemėje „Rover Planners“ imasi tų duomenų, atlieka savo planavimo darbus, užbaigia programinės įrangos programavimą ir perduoda informaciją atgal į Marsą. Tada „Curiosity“ atsibunda, atsisiunčia instrukcijas ir pradeda veikti. Ir ciklas kartojasi.
„Curiosity“ taip pat turi „AutoNav“ funkciją, leidžiančią roveriui pereiti sritis, kurių komanda dar nematė vaizduose. Taigi, jis gali eiti per kalną ir žemyn iš kitos pusės į neapžiūrėtą teritoriją, „AutoNav“ aptikdamas galimą pavojų.
„Mes nenaudojame jo per dažnai, nes jis skaičiuojamas brangiai, ty roveriui reikia daug daugiau laiko, kad jis veiktų tokiu režimu“, - sakė Morookianas. „Mes dažnai manome, kad geresnė prekyba yra ateiti kitą dieną, pasižiūrėti vaizdus ir nuvažiuoti tiek, kiek galime.“
Kai Morookianas parodė man įvairius kambarius, kuriuose naudojosi JPL „rover“ planavimo komandos, jis paaiškino, kaip jie turi veikti įvairiais laikotarpiais.
„Mes ne tik planuojame kasdienį maršrutą“, - sakė jis, bet taip pat planuojame didelius atstumus, naudodamiesi orbitos vaizdais iš „HiRISE“ fotoaparato, esančio „Mars Reconnaissance Orbiter“, ir renkamės kelius, paremtus iš orbitos matomomis ypatybėmis. Mūsų komanda dirba strategiškai ir ilgus mėnesius ieško geriausių kelių. “
Kitas procesas, vadinamas „Supra-Tactical“, pasirodys tik kitą savaitę. Tai apima mokslo planuotojus, valdančius ir tobulinančius veiklos rūšis, kurias roveris vykdys per trumpą laiką. Be to, kadangi niekas iš komandos nebegyvena „Marso laiku“, penktadieniais „Rover Planners“ rengia planus kelioms dienoms.
„Kadangi mes nedirbame savaitgaliais, penktadienio planuose yra daug įvairių veiklų“, - sakė Morookianas. „Dvi lygiagrečios komandos nusprendžia, kuriomis dienomis roveris vairuos ir kuriomis dienomis vykdys kitą veiklą, pavyzdžiui, dirbs su robotu ar kita įranga“.
Savaitgalį iš roverio gaunami duomenys yra stebimi, tačiau, jei kyla problemų, pakviečiama komanda atlikti išsamesnį vertinimą. Morookianas nurodė, kad jie kelis kartus turėjo įsitraukti į avarinės savaitgalio komandą, tačiau iki šiol rimtų problemų nebuvo. „Vis dėlto tai mus prižiūri“, - sakė jis.
„Rover“ turi keletą reaktyviųjų saugos patikrinimų, susijusių su viso „rover“ denio pakreipimu ir ratų pakabos sistemos artikuliacija, taigi, jei „rover“ eina per objektą, kuris yra per didelis, jis automatiškai sustos.
Smalsumas nebuvo sukurtas greičiui. Jis buvo suprojektuotas nuvažiuoti iki 660 pėdų (200 metrų) per dieną, tačiau tokiu atstumu jis retai nuvažiuoja. Iki 2016 m. Pradžios roveris per Marso paviršių buvo nuvažiavęs apie 7,5 mylių (12 km).
Yra keletas būdų, kaip nustatyti „Curiosity“ nuvažiuotą atstumą, tačiau tiksliausias matavimas yra vadinamas „Visual Odometry“. „Curiosity“ savo ratuose turi specialias skylutes Morzės kodo raidžių pavidalu, užrašydamas „JPL“ - linktelėjimą namo iš roverio mokslo ir inžinerijos komandų - per Marso dirvožemį.
„Vaizdinė odometrija veikia lyginant naujausias stereofoninių vaizdų, surinktų maždaug kas metrą per diską, poras“, - sakė Morookianas. „Atskiros scenos savybės yra suderintos ir stebimos, kad būtų galima įvertinti, kaip fotoaparatas (taigi ir roveris) išvertė ir pasisuko trijų matmenų erdvėje tarp dviejų vaizdų. Tai labai realia prasme mums parodo, kiek smalsumas nuėjo. . “
Kruopščiai apžiūrėjus važiuoklės takelius, galima sužinoti, kokia yra traukos rūšis, kurią ratai turi ir ar jie paslydo, pavyzdžiui, dėl aukšto šlaito ar smėlio.
Deja, „Curiosity“ ratuose dabar yra naujų skylių, kurių neva neturėtų būti.
Roverio problemos
Morookianas ir projekto mokslininkas Ashwinas Vasavada išreiškė palengvėjimą ir pasitenkinimą, kad apskritai - nors ir toli iki misijos - „Curiosity“ yra gana sveikas maršrutas. Šiuo metu visas mokslo krūvis veikia beveik visu pajėgumu. Bet inžinierių komanda stebi keletą klausimų.
„Maždaug po„ sol 400 “mes supratome, kad ratai susidėvi greičiau, nei tikėjomės“, - teigė Vasavada.
O nusidėvėjimas nebuvo sudarytas iš tik mažų skylių; komanda pradėjo matyti punkcijas ir bjaurias ašaras. Inžinieriai suprato, kad skylės buvo kuriamos dėl kietų, nelygių uolienų, kurias tuo metu aplenkė roveris.
„Mes visiškai nesitikėjome, kad„ smailūs “akmenys padarys žalą“, - teigė Vasavada. Mes taip pat atlikome keletą bandymų ir pamatėme, kaip vienas ratas gali įstumti kitą ratą į uolą, padarydamas dar didesnę žalą. Dabar vairuojame atidžiau ir nevažiuojame taip ilgai, kaip buvome anksčiau. Mums pavyko išlyginti žalą labiau priimtinu dydžiu. “
Ankstyvos misijos metu „Curiosity“ kompiuteris kelis kartus perėjo į „saugųjį režimą“, nes „Curiosity“ programinė įranga atpažino problemą, o atsakymas buvo neleisti vykdyti tolesnės veiklos ir vesti telefono.
Specializuota apsaugos nuo gedimų programinė įranga veikia visuose moduliuose ir prietaisuose, o iškilus problemai, maršrutizatorius sustoja ir siunčia duomenis, vadinamus įvykių įrašais, į Žemę. Įrašai apima įvairias skubumo kategorijas, o 2015 m. Pradžioje roveris išsiuntė pranešimą, kuriame iš esmės sakoma: „Tai labai, labai blogai“. Ant roverio rankos esantis grąžtas patyrė elektros srovės svyravimą - kaip trumpasis jungimas.
„„ Curiosity “programinė įranga turi galimybę aptikti trumpiklius, pavyzdžiui, kaip jūsų žemės vonioje esantis žemės gedimo grandinės pertraukiklis, - aiškino Morookianas, -„ išskyrus tai, kuris jums sako, kad „tai labai, labai blogai“, užuot tik davę geltoną šviesą “.
Kadangi komanda negali nuvykti į Marsą ir išspręsti problemos, viskas išsprendžiama siunčiant programinės įrangos atnaujinimus į roverį arba keičiant darbo procedūras.
„Dabar tik atidžiau žiūrime, kaip naudojame gręžtuvą“, - sakė Vasavada, „ir pradžioje gręžkite ne visa jėga, o lėtai rampa. Tai panašu į tai, kaip mes vairuojame dabar, švelniau, bet vis tiek darbas bus atliktas. Kol kas tai nebuvo milžiniškas poveikis. “
Švelnesni sėjamosios prisilietimai taip pat buvo būtini švelnesniems purvo ir smiltainiams, su kuriais susidūrė roveris. Morookianas teigė, kad yra susirūpinimas, jog sluoksninės uolienos gali neatlaikyti dėl standartinio gręžimo protokolo užpuolimo, todėl jie pakoregavo techniką, kad būtų naudojami mažiausi „nustatymai“, kurie vis tiek leidžia gręžtuvui padaryti pakankamą pažangą į uolą.
Tačiau galimybės naudotis grąžtu didėja, kai „Curiosity“ pradeda savo kelią į kalną. Roveris keliauja per tai, ką Vasavada vadina „turtinga, labai įdomia vietove“, nes mokslo komanda dirba, kad susietų viso, ką jie mato vaizduose, geologinį kontekstą.
Pusiausvyros radimas Marse
Nors nukrypimas Geltonkafino įlankoje leido komandai padaryti keletą svarbių atradimų, jie jautė spaudimą patekti į Mt. Aštrus, todėl „metus praleido kaip pragaras“, - teigė Vasavada.
Kalnuose vis dar jaučiamas spaudimas kuo geriau išnaudoti misiją, siekiant ją atlikti per mažiausiai keturis skirtingus uolienų vienetus - arba sluoksnius - kalnuose. Aštrus. Kiekvienas sluoksnis gali būti tarsi Marso istorijos knygos skyrius.
„Tyrinėjant kalną „Aštrus“ žavi “, - teigė Vasavada,„ ir mes stengiamės išlaikyti derinį tarp tikrai puikių atradimų, kurie, jūsų neapykantos sakydami, pristabdo mus ir vis aukštėjame ant kalno. Atidžiai žiūrėdami į priešais save esančią uolą, jūs niekada negalėsite perlipti ir apžiūrėti tą kitą įdomią uolą. “
Tiek Vasavada, tiek Morookianas teigė, kad išlaikyti tą pusiausvyrą kiekvieną dieną yra iššūkis - surasti tai, kas vadinama „kelio vingiu kreivėje“ arba „jaukią vietą“, kad būtų galima optimaliai optimizuoti vairavimą ir sustojimą mokslo tikslais.
Tuomet yra pusiausvyra tarp nustojimo atlikti išsamų stebėjimą su visomis priemonėmis ir atlikti „skrydžio mokslą“ ten, kur daromi ne tokie intensyvūs stebėjimai.
„Mes imamės stebėjimų, kuriuos galime atlikti, ir generuojame visas hipotezes, kurias galime pateikti realiu laiku“, - teigė Vasavada. „Net jei mums liko 100 atvirų klausimų, mes žinome, kad galime atsakyti į klausimus vėliau, jei žinosime, kad surinkome pakankamai duomenų“.
Pagrindinis smalsumo tikslas yra ne viršūnių susitikimas, o vietovė, esanti maždaug už 1 300 pėdų (400 metrų) aukštyje, kur geologai tikisi rasti ribą tarp uolienų, kurios per savo istoriją matė daug vandens, ir tų, kurių nebuvo. Ši riba suteiks įžvalgos apie Marso perėjimą iš šlapios planetos į sausą ir užpildys pagrindinę spragą suprantant planetos istoriją.
Niekas iš tikrųjų nežino, kiek ilgai truks „Smalsumas“, ar jis visus nustebins, kaip jo pirmtakai „Dvasia ir galimybė“. Praėjęs vienerių metų Marso (dvejų Žemės metų) „pagrindinę misiją“ ir dabar pratęsęs misiją, vienas didelis kintamasis yra RTG energijos šaltinis. Nors turima galia pradės stabiliai mažėti, ir „Vasavada“, ir „Morookian“ nesitiki, kad tai bus dar bent ketverius Žemės metus, o tinkamai „puoselėjant“ galia gali tęstis keliolika ar daugiau metų.
Bet jie taip pat žino, kad nėra galimybės numatyti, kiek ilgai praeis Smalsumas ar koks netikėtas įvykis gali baigti misiją.
Pabaisa
Ar „Curiosity“ turi tokią asmenybę kaip ankstesni „Marso roveriai“?
„Tiesą sakant, ne, mes nemanome, kad antropomorfizuojame šį roverį, kaip žmonės darė su dvasia ir galimybe“, - teigė Vasavada. „Mes emociškai neprisirišę prie to. Sociologai iš tikrųjų tai tyrinėjo. “ Jis papurtė galvą linksma šypsena.
Vasavada nurodė, kad tai gali turėti ką nors bendro su „Curiosity“ dydžiu.
„Manau, kad tai milžiniškas žvėris“, - sakė jis tiesiai į veidą. „Bet ne šiaip sau.“
„Vasavada“ teigė, kad ši misija apibūdinta kaip sudėtinga kiekvienoje dimensijoje: žmogiškasis komponentas - priversti 500 žmonių dirbti ir bendradarbiauti kartu optimizuojant kiekvieno talentus; išlaikyti roverį saugų ir sveiką; išlaikyti dešimt instrumentų, kurie kartais atlieka visiškai nesusijusias mokslo užduotis.
„Kiekviena diena yra mūsų pačių maža„ septynių teroro minučių “, kai tiek daug dalykų turi vykti kiekvieną dieną“, - teigė Vasavada. „Yra milijonas galimų problemų ir sąveikos, ir jūs turite nuolat galvoti apie visus būdus, kaip viskas gali suklysti, nes yra milijonas būdų, kaip suklaidinti. Tai sudėtingas šokis, bet, laimei, turime puikią komandą. “
Tada jis su šypsena pridūrė: „Ši misija yra įdomi, net jei tai ir yra žvėris“.
„Neįtikėtinos istorijos iš kosmoso: žvilgsnis į sceną žvelgiant į misijas, pakeičiančias mūsų požiūrį į kosmosą“, išleido „Page Street Publishing“ įmonė, dukterinė „Macmillan“ įmonė.
