Прошло десять лет с тех пор, как C / D отправился в Лабораторию реактивного движения (JPL) в Пасадене, Калифорния, чтобы изучить основы работы марсоходов НАСА. Это было в 2006 году, когда еще не было iPhone; Барак Обама был младшим сенатором от Иллинойса; и Понтиак, Хаммер, Сатурн и Меркурий были действующими предприятиями. Это был другой мир.
Марс, однако, не сильно изменился.
В то время марсоходы-близнецы на солнечных батареях, Spirit и Возможность, пробыл на Марсе менее трех лет. Оба бурили скалы, взбирались на холмы, уворачивались от валунов и проверяли наличие воды. Другими словами, заниматься наукой. Но это 2016 год и, что невероятно, Возможность все еще живет, чтобы научить нас многому о Марсе и немного об автоматизированном вождении. Хотя, если он сломается, помощь будет на расстоянии около 249 миллионов миль.
«Это километры, а не мили», — говорит Джон Райт, имеющий компьютерное и инженерное образование в Purdue and Wright State. «Мы из JPL. Мы в метрической системе. У него есть несколько титулов, но то, чем он занимается, это водить марсоходы, которые находятся на расстоянии 400 миллионов километров.
Лаборатория реактивного движения — это место, где зарождается смелая наука, но также и дом для космических работ «синих воротничков». Его инженеры проектируют самые экзотические в мире полуавтономные автомобили, а затем отправляют их в другие миры.
Возможностьблизнец, Spirit, вздремнул в марсианской грязи в 2010 году. Соджорнер, первый марсоход, приземлился в 1997 году и просуществовал почти три месяца, прежде чем стал первым марсоходом, брошенным на другую планету. любознательность, Возможностьмладший, более крупный брат, работающий на плутонии, все еще крепок, но ему еще нет и пяти лет. Возможность это седобородый, Железная Лиззи внеземных исследований.
Возможность с января 2004 года курсирует по марсианскому Meridiani Planum на шести алюминиевых колесах с индивидуальной подвеской. Он почти на два фута шире и более чем на семь футов короче, чем Mini Cooper, с электродвигателями в каждом колесе. Он почти мгновенно разгоняет свои 374 фунта (на Земле, 141 фунт на Марсе) научных инструментов, руки для отбора проб, литий-ионных батарей, камер и управляющих компьютеров до максимальной скорости в семь футов в минуту. Для тех из нас, кто не работает в JPL, это почти 0.08 мили в час.
«Когда мы составили предложение для миссии, — объясняет Райт, — мы сказали: «Хорошо, вы дадите нам 800 миллионов долларов, и мы спроектируем два вездехода. Мы построим их, мы будем летать на них, мы посадим их и будем ездить на них по 90 дней каждый. Если вы хотите еще один день, это будет стоить вам больше денег». Мы никогда не строили их на 90 дней». Это будет марсоход стоимостью 3 миллиона долларов с платой за пункт назначения в размере 397 миллионов долларов.
Тем не менее, Возможность не был построен, чтобы длиться так долго. Он работает на Марсе уже 12 лет и девять месяцев (около 4780 солов, или марсианских дней). На него уже не распространяется гарантия, хотя он проехал всего чуть более 26 миль (42 километра).
Вождение на Марсе — это действительно вождение. Но в зависимости от орбитальной механики радиосигналам может потребоваться до 24 минут, чтобы добраться до Марса, поэтому джойстик в реальном времени невозможен. Вместо, Возможность работает по цифровому набору инструкций, составленному в ходе переговоров между учеными, изучающими планету, и водителями вездехода.
«Обычно мы присылаем задания на один день, — говорит Райт. «Если ученые хотят что-то сделать, мы объясняем им, сколько это будет стоить. Стоимость может быть такой: «Вы хотите проехать сюда, но мы не можем ехать прямо туда». Нам придется пройти сюда, потом туда и подойти сзади. . . и это займет пять дней. Вы готовы потратить пять дней, чтобы добраться до этого места? ”
Каждый день марсоход отправляет отчет о состоянии транспортного средства с помощью своих инерциальных измерительных инструментов в JPL. Отчет проверяется с помощью фотографий «визуальной одометрии», чтобы оценить, скользил ли марсоход во время движения по марсианскому песку. Хуниганство, по-видимому, еще менее смешно для инженеров JPL, чем для копов торговых центров.
Подсознательные компенсации, сделанные во время вождения на Земле, являются сознательными решениями на Марсе. Камеры на борту марсохода видят детали на расстоянии около 50 метров, но дальше этого становятся размытыми. Стереофотография и пара 3D-очков показывают гребни, которые невозможно обнаружить в двух измерениях.
Каждое движение марсохода отличается. Повернуть, Возможность останавливается, затем рулит, затем продолжает движение. Поскольку некоторые транзисторы являются общими для функций, часто невозможно делать две вещи одновременно.
Водители строят компьютерные симуляции окружающей среды и прокладывают маршруты через нее, каждый день находя новые дороги. Вождение в неизвестную пустоту может превратиться Возможность черепаха и сделать невероятно успешный научный инструмент бесполезным.
Ровер имеет встроенный интеллект и может управлять собой в рамках ограничений своего программного обеспечения. «Наши знания о том, что находится на Марсе, несовершенны, — вздыхает Райт. “Возможность ведет себя относительно недетерминировано, потому что мы говорим ему: «Осторожнее с камнями, выбирай безопасный маршрут». И он может повернуть налево, может повернуть направо, а может отступить и сдаться».
Драйверы марсоходов JPL постоянно совершенствуют графическое программное обеспечение на базе Linux, которое они создали для управления марсоходами. Часто используемые команды задаются нажатием экранных кнопок, а большая часть грубой работы по отображению выполняется движениями мыши по принципу «укажи и щелкни». Управление марсоходом означает уточнение и запуск симуляций до тех пор, пока не будет учтена каждая марсианская галька. С надеждой.
“Я был за рулем Возможность пару недель назад, и мы припарковались на 30-градусном склоне. Они хотели подняться примерно на 20 сантиметров, чтобы мы могли достичь этой цели», — вспоминает Райт. «Мы прокрутили колеса на 20 метров и продвинулись всего на девять сантиметров». Если Марсу когда-нибудь понадобится Джон Форс, у Райта есть полномочия.
Как и любой неухоженный 13-летний автомобиль, Возможность рваный. Правое переднее колесо перестало поворачиваться много лет назад, поэтому оно получило толчок. Ровер часто движется назад и волочит это колесо. Во флэш-памяти появились «нестабильные ошибки», поэтому драйверы часто полагаются на кратковременную оперативную память, которая исчезает, когда машина переходит в спящий режим. Никто не ложится спать, пока не будут переданы дневные данные.
На Марсе нет GPS, нет дорог и практически нет электромагнитного поля, отражающего излучение. Днем может быть 70 градусов по Фаренгейту, а ночью опускается до 100 ниже нуля. Ни одна машина не должна там задерживаться. Но Возможность существует на планете уже более десяти лет, процветая в самых сложных условиях во вселенной. Долго может это бежать.
Тонкая кожа
Возможностьалюминиевые колеса в хорошей форме после 12 лет на Марсе, но его брат любознательностьв них образовались дыры после четырех. Это связано с тремя факторами, объясняет Ричард Райнен, главный инженер-механик следующего вездехода: «Нагрузки на колеса, конструкция колес и рельеф местности».
При весе 1982 фунта (на Земле) любознательность более чем в пять раз превышает вес Возможность, а приводы шести колес могут генерировать крутящий момент до 494 фунт-футов. Больший вес и крутящий момент означают большие нагрузки.
Колеса вездехода изготовлены из алюминия 7075-T73 и имеют диаметр 10.2 дюйма. Возможность и 19.7 на любознательность. И чтобы снизить массу, Возможностьтолщина обшивки колес всего 0.02 дюйма; любознательность0.03 дюйма.
Но большая разница в износе связана с тем, что любознательность приземлился в кратере Гейла в поле острых камней, которые рвут колеса.
Возможность оставляет после себя плоское пятно на своих следах от болтовых отверстий, где марсоход был прикреплен к посадочному модулю. А также любознательностьгусеницы оставляют после себя азбуку Морзе, обозначающую «Лаборатория реактивного движения».
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Марсоход Оппортьюнити
ТИП МАШИНЫ
6-моторный, полноприводный, 0-местный, 0-дверный вездеход
СТОИМОСТЬ
$ 820,000,000 *
ТИП ДВИГАТЕЛЯ
матовый DC
Питания
0.023 л.с.
Крутящий момент
58.3 фунт-футов
комбинированная мощность
0.14 л.с.
Комбинированный крутящий момент
350 фунт-футов
РАЗМЕРЫ
Колесная база: 44.4 дюйма
Продолжительность: 62.4 в
Ширина: 90.0 в
Высота: 58.8 в
Пассажировместимость: правда где-то рядом
Вес: 374 фунтов
Вес на Марсе: 141 фунт
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ (C / D СТАНДАРТНОЕ ВОСТОЧНОЕ ВРЕМЯ)
Самая длинная поездка за один день: 721 фут
Расстояние, пройденное с момента приземления: 26.7 миль
Максимальная скорость: 0.08 миль / ч
ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА (C / D СТАНДАРТНОЕ ВОСТОЧНОЕ ВРЕМЯ)
Всего за миссию: 0.0004 миль на галлон
*В стоимость входит пара марсоходов, космический корабль доставки, пусковые операции и первые три месяца эксплуатации.
Этот контент импортируется из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
