Как NASA построило беспилотный автомобиль для Марса?

В этом месяце американское космическое агентство намерено запустить новый марсоход под названием Perseverance (в переводе на русский — «Настойчивость»). Он должен десантировать на поверхность Марса небольшой вертолёт для лётных испытаний. Кроме всего прочего, ему потребуется собрать десятки образцов породы и найти на поверхности Красной планеты площадку для их хранения.

Другая миссия будет забирать этот груз и заниматься поиском следов жизни. На всё это у ровера есть год, и за это время нужно решить кучу задач. Работать ровер будет на кратере Езеро, на месте которого 3,5 млрд лет назад была дельта марсианской реки.

Учёные считают, что образцы, которые можно оттуда взять, могут содержать следы внеземной жизни, однако для их обнаружения необходим чертовски хороший компьютер, по крайней мере, по марсианским стандартам.

Perseverance является более автономным, нежели предыдущие версии марсоходов NASA. У него даже есть своё прозвище — «беспилотный автомобиль на Марсе». Именно так его прозвал инженер-робототехник Лаборатории реактивного движения NASA Филипп Тву.

Такое обозначение объясняется тем, что ровер способен ориентироваться в пространстве, в чём ему помогают сенсоры, которые передают данные алгоритмам машинного зрения. Основной вычислительный центр марсохода не столь мощный, как хотелось бы.

Perseverance работает под управлением процессора с частотой 200 МГц, а также имеет на борту 256 оперативной и 2 ГБ постоянной памяти. Данное железо отвечает за исследовательскую функцию, а вот вопросом автономного вождения занимается второй компьютер.

Если у предыдущих марсоходов вычислительные ресурсы были ограничены, то у Perseverance ситуация иная. Куда ехать — решает главный компьютер, как не попасть на преграду — компьютер с машинным зрением.

Определять собственное местоположение на Марсе ровер будет с помощью стереозрения и визуальной одометрии. За счёт новой цифровой оптики Perseverance будет более эффективно ориентироваться в окружении, нежели старые марсоходы. Тем не менее, чтобы преодолеть расстояние, которое ленивец осилит за час, марсоход на это потратит целый день.

Думать так медленно ровер вынужден из-за радиации. Дело в том, что Марс не обладает плотной атмосферой или магнитным полем, которое защищает от потока заряженных солнечных частиц. Транзисторы из-за радиации могут отключиться, а большое количество ошибок заставить компьютер зависнуть:

Одна маленькая ошибка может привести к провалу всей миссии, так что лучше использовать не новые компоненты, а те, что уже были в космосе, — заявила Минал Савант, архитектор космических систем в компании Xilinx, которая разработала чип машинного зрения для Perseverance.

Чтобы исключить вероятность большого количества ошибок, специалисты решили перед запуском прогнать через алгоритмы марсохода как можно больше сценариев. Для этого в Лаборатории NASA в Пасадене есть небольшое поле, которое имитирует поверхность Марса. На этом полигоне и испытывался Perseverance.

_{По материалам Wired и vc.ru. Заглавное изображение: NASA}