Опираясь на свою систему автоматической навигации, марсоход Персеверанс за один месяц должен преодолеть большее расстояние, чем все предыдущие марсоходы.
Впереди на его пути расположены песчаные карьеры, кратеры и равнины с острыми камнями, по которым роверу придётся передвигаться самостоятельно.
В конце 5-километрового путешествия, начавшегося 14 марта 2022 года, Персеверанс достигнет дельты древней реки, впадающей в кратер Езеро, где миллиарды лет назад существовало озеро.
Эта дельта является одним из лучших мест на Марсе для поисков следов древней микроскопической жизни.
Используя бур, расположенный на конце манипулятора и сложную систему сбора образцов в нижней части своего корпуса, ровер Персеверанс собирает керны горных пород, которые позже должны быть доставлены на Землю.
"Дельта настолько важна, что мы решили фактически свести к минимуму научную деятельность и сосредоточиться на передвижении марсохода, чтобы добраться туда быстрее, - говорит Кен Фарли из Калифорнийского технологического института, научный сотрудник из проекта Персеверанс. - По пути мы собираемся сделать много снимков речной дельты. Чем ближе к ней подойдёт марсоход, тем более впечатляющими будут изображения".
Эти снимки необходимы научной команде для поисков подходящих пород, чтобы изучить их подробнее с использованием инструментов на манипуляторе марсохода.
Кроме того, изображения помогут проложить лучший маршрут для восхождения ровера вверх по дельте на высоту 40 метров.
Но сначала необходимо туда добраться. Марсоход должен это сделать, полагаясь на свою автоматическую систему управления AutoNav, которая уже установила впечатляющие рекорды преодоления расстояний.
Системами автономного вождения оснащены все марсоходы НАСА, но у Персеверанс самая совершенная из них на сегодняшний день.
"Процессы автоматического управления движением, которые у такого марсохода, как Оппортьюнити, занимают минуты, Персеверанс выполняют менее чем за секунду, - сообщает опытный разработчик марсоходов и программного обеспечения для космических полётов Марк Маймон из Лаборатории реактивного движения, возглавляющий миссию. - Поскольку автономное передвижение теперь стало быстрее, мы можем покрывать гораздо большие территории, чем при программировании каждого действия марсохода".
Планирование движения и маршрута
Для перемещения марсохода Персеверанс группа экспертов (над этим работает 14 человек посменно) записывает команды для действий, которые должен выполнить робот-исследователь.
Команды достигают Марса через сеть дальнего космоса (Deep Space Network), а Персеверанс отправляет данные обратно, чтобы планировщики могли подтвердить перемещение ровера.
На выполнение некоторых маршрутных схем требуется несколько дней, например, недавно марсоход проделал путь, который охватил около 510 метров и включал тысячи отдельных команд.
Некоторые манипуляции требуют большего участия человека, чем другие. AutoNav удобно использовать для перемещения по ровной местности с простыми потенциальными опасностями, например, большими камнями и склонами, которые марсоход может легко обнаружить и обойти.
Умная навигация, осмысленное перемещение
AutoNav отражает эволюцию инструментов для автономного вождения, разработанных ранее для марсоходов Спирит, Оппортьюнити и Кьюриосити.
AutoNav отличает "осмысленная навигация", что позволяет марсоходу Персеверанс получать и обрабатывать изображения во время движения. На основе этих изображений ровер осуществляет навигацию и перемещается.
Например, умная навигационная система способна оценить, не соскользнут ли колёса ровера с ближайшей каменной глыбы, не зацепит ли он её своим брюхом и стоит ли вообще на неё взбираться или лучше её объехать.
Модернизированное оборудование позволяет "думать во время движения". Камеры Персеверанс способны делать снимки местности достаточно быстро, чтобы ровер мог обрабатывать данные по своему маршруту в режиме реального времени.
Кроме того, в отличие от своих предшественников, Персеверанс имеет дополнительный компьютер, целиком предназначенный для обработки изображений.
В основе компьютера лежит универсальный сверхэффективный микрочип, называемый программируемой вентильной матрицей, который отлично подходит для обработки компьютерного зрения.
"Применение автопилота на предыдущих марсоходах приводило к их замедлению, потому что данные обрабатывались одним компьютером, - объясняет Маймон. - Дополнительный компьютер обладает невероятным быстродействием по сравнению с предшественниками, и его использование для навигации означает, что не нужно распределять вычислительные ресурсы на сотни других задач".
Конечно, во время действия автонавигационной системы люди полностью не исключаются из процесса. Они по-прежнему планируют основной маршрут, используя снимки, сделанные из космоса Марсианским разведывательным спутником (Mars Reconnaissance Orbiter).
Затем они отмечают препятствия, такие как потенциальные песчаные ловушки, которые Персеверанс должен избегать, присваивают зонам метки "держаться подальше" или "объезжать стороной", помогающие ему ориентироваться.
Еще одно большое отличие Персеверанс от других марсоходов - это чувство пространства.
Программа автономной навигации Кьюриосити удерживает марсоход в защитном пространственном "пузыре" шириной 5 метров.
Если ровер заметит две скалы, которые находятся, скажем, на расстоянии в 4,5 метра друг от друга (а этот промежуток Кьюриосити мог бы легко преодолеть), он всё равно остановится или объедет их и не рискнет пройти между ними.
Но у Персеверанс этот "пузырь безопасности" значительно меньше: виртуальные ограничения расположены по центру каждого из шести колес ровера.
Новейший марсоход лучше чувствует местность и может самостоятельно обходить камни и валуны.
"Когда мы впервые рассмотрели кратер Езеро в качестве места посадки, нас беспокоили участки с камнями, густо разбросанными по его дну, - говорит Маймон. - Теперь мы можем обходить и даже преодолевать каменные глыбы, к которым раньше не могли приблизиться".
Занимаясь исследованиями, марсоходы-предшественники очень медленно проторяли свой путь, в то время как система автонавигации AutoNav позволяет перемещаться в те места, которые научная команда считает наиболее приоритетными.
Это означает, что миссия больше сосредоточена на своей основной цели: поиске образцов, которые учёные в конечном итоге собираются доставить на Землю.
Ключевой задачей миссии Персеверанс на Марсе является астробиология, в том числе поиск признаков древней микробной жизни.
Марсоход должен исследовать геологию и климат планеты в прошлом, проложить путь к исследованию Красной планеты человеком и стать первой миссией по сбору и хранению марсианских пород и реголита.
Планируется, что последующие миссии НАСА заберут эти запечатанные образцы с поверхности Марса и доставят их на Землю для углубленного анализа.
Миссия Mars 2020 Perseverance является частью долгосрочной обширной программы по исследованию Луны и Марса, включающей миссию Artemis ("Артемида") по освоению Луны, которая является подготовкой к изучению Красной планеты человеком.
Источник: https:// www.nasa.gov/ feature/ jpl/ nasa-s-perseverance- rover-hightails-it- to-martian-delta/