Марсоход НАСА Perseverance Rover исследует Марс уже более 900 солов. Это самый продвинутый с научной точки зрения марсоход из когда-либо построенных, который открыл нам глаза на Марс и возможность существования на нем жизни. Главным достижением марсохода является подготовка образцов для возможного возвращения на Землю, что является важным следующим шагом в понимании Марса.
Но он не может выполнять свою работу, не перемещаясь эффективно и результативно по поверхности Марса. И в этом плане Perseverance и его автопилот ставят серьезные рекорды.
Компьютеризированный пилот Perseverance называется AutoNav. Он работает совместно с целой командой людей-операторов. Они планируют маршрут навигации на основе интересных геологических объектов и сбора образцов, а AutoNav находит путь, избегая препятствий.
Планирование маршрута — это детальная работа, основанная на спутниковых изображениях региона работы марсохода — дна кратера Джезеро. После того, как операторы выбирают пункт назначения, AutoNav должен найти лучший маршрут между препятствиями, включая валуны и крутые, неустойчивые склоны. И AutoNav доказывает, что справится с этой задачей.
AutoNav — это обновленная версия системы, которую использует предшественник Perseverance MSL Curiosity.
«Мы ускорили AutoNav в четыре или пять раз», — сказал Майкл МакГенри, руководитель отдела мобильности и член команды проектировщиков марсоходов JPL. «Мы проезжаем намного дальше и за гораздо меньшее время, чем продемонстрировал Curiosity». Curiosity планировал автономные маршруты длиной до 100 метров или около того, в то время как обновленная система Perseverance позволяет использовать автономные маршруты гораздо дольше.
«Настойчивость» установила рекорд расстояния на Марсе за один день, преодолев 347,7 метра (1140,7 футов) за один сол. Это длиннее, чем у любого другого марсохода, хотя сравнение с MSL Curiosity может быть немного несправедливым. Curiosity поднимается на гору Шарп, а самый длинный день Perseverance прошел в относительно ровном и легко проходимом районе кратера Джезеро. Но лицом к лицу Настойчивость все еще идет дальше.
Он также установил рекорд по самой продолжительной поездке без контроля человека. Это было 699,9 м (2296,2 фута) и тоже произошло на дне кратера Джезеро.
«Все в команде знают, что мы достигли такого уровня производительности, только стоя на плечах гигантов. Sojourner, Spirit, Opportunity и Curiosity были первопроходцами».
Дель Сесто, заместитель руководителя отдела планирования марсоходов по программе «Настойчивость» в Лаборатории реактивного движения.
Perseverance — первый марсоход, преодолевший первые 50% дистанции автономно, — подвиг, который он совершил в начале своей миссии после 210 солов. Гибкость марсохода и несколько режимов работы, особенно AutoNav, помогли марсоходу достичь этого рекорда. Его успех продолжается.
Этим летом «Настойчивость» путешествовала по валунному полю под названием «Сугроб Пик». Усыпанный валунами регион продемонстрировал мощь AutoNav.
«Он был намного плотнее, чем все, с чем «Персеверанс» сталкивался раньше – просто полностью завален этими большими камнями», – сказал Дель Сесто, заместитель руководителя отдела планирования марсоходов «Персеверанс» в Лаборатории реактивного движения в Южной Калифорнии. «Мы не хотели обходить его, потому что это заняло бы у нас недели. Больше времени на вождение означает меньше времени на науку, поэтому мы сразу же приступили к делу».
Команда спланировала прямой маршрут через поле препятствий, включая две остановки для изучения конкретных валунов, длина которого составляла 520 м (1706 футов). Спустя чуть больше месяца, включая научные остановки, Персеверанс покинул поле валунов. В итоге он преодолел 759 м (2490 футов), и большая часть дополнительного расстояния прошла под руководством AutoNav. Во время путешествия марсоход выявлял опасности, которых необходимо избегать, но которые не были видны на спутниковых изображениях.
«Если вычесть сол (марсианские дни), посвященные научной миссии, то переход через пик Сноудрифт занял всего шесть солов с автономным приводом, что, вероятно, на 12 солов быстрее, чем потребовалось бы «Кьюриосити», — сказал Дель Сесто. «Конечно, все в команде знают, что мы достигли такого уровня производительности, только стоя на плечах гигантов. Sojourner, Spirit, Opportunity и Curiosity были первопроходцами».
В Perseverance есть шесть камер, которые помогают AutoNav ориентироваться. У него есть две навигационные камеры, и они установлены высоко на мачте марсохода, как глаза, на расстоянии около 42 см (16,5 дюйма) друг от друга. Он также имеет четыре камеры HazCam или камеры предотвращения опасностей. Четыре из них находятся спереди марсохода, а два — сзади.
Существует критическая разница между AutoNav Perseverance и автономными системами ее предшественников. Система Perseverance может обрабатывать информацию во время движения. Он может делать новые изображения и обрабатывать их по мере перемещения по поверхности благодаря более быстрым камерам и более мощным компьютерам. Фактически, в навигационной системе Perseverance есть два компьютера, а дополнительный полностью предназначен для обработки изображений.
«На прошлых марсоходах автономность означала замедление, поскольку данные приходилось обрабатывать на одном компьютере», — сказал Марк Маймоне, заместитель руководителя группы роботизированных операций на Perseverance. «Этот дополнительный компьютер невероятно быстр по сравнению с тем, что у нас было раньше, и его использование для вождения означает, что вам не придется использовать вычислительные ресурсы для решения более чем 100 других задач».
«Сугроб Пик» теперь стоит за «Настойчивостью». Но AutoNav будет и дальше использоваться на четвертой и текущей научной фазе миссии, которая началась 7 сентября. Ровер направляется в регион, богатый карбонатами, которые хранят свидетельства об экологической истории Марса и, возможно, даже сохранили следы древних микробов.
Но при изучении этих доказательств встречаются и другие препятствия. Здесь есть песчаные дюны, высокие склоны, трещины в скалах и даже ударные кратеры.
Сможет ли AutoNav справиться с этой задачей?
«Эта новая местность определенно создаст некоторые трудности для нас и AutoNav», — сказал Маймоне. «Но в этом и заключается наука. Мы готовы.»
