להלן הקטע האחרון מתוך ספרי החדש, "סיפורים מדהימים מהחלל: מבט מאחורי הקלעים במשימות המשנות את השקפתנו על הקוסמוס." הספר הוא מבט מבפנים על מספר משימות רובוטיות נוכחיות של נאס"א. הקטע הזה הוא חלק 3 מתוך 3 שפורסם כאן במגזין החלל, בפרק 2, "משוטט על מאדים בסקרנות." אתה יכול לקרוא את חלק 1 כאן, ואת חלק 2 כאן. הספר זמין בדפוס או בספר אלקטרוני (Kindle or Nook) אמזון וברנס ונובל.
איך לנהוג במאדים רובר
איך סקרנות יודעת היכן ואיך לנסוע על פני מאדים? אתה יכול לדמיין מהנדסים ב- JPL משתמשים בג'ויסטיק, בדומה לאלה המשמשים לצעצועים בשלט רחוק או למשחקי וידאו. אך בניגוד לנהיגת RC או למשחקים, לנהגי הרובר במאדים אין כניסות ויזואליות מיידיות או מסך וידאו כדי לראות לאן הולך הרובר. ובדיוק כמו בנחיתה, תמיד יש עיכוב בזמן של שליחת פקודה לרובר ומתי הוא מתקבל במאדים.
"זה לא נוהג במובן האינטראקטיבי בזמן אמת בגלל פיגור הזמן", הסביר ג'ון מייקל מורוקיאן, שמוביל את צוות נהגי הכביש.
שם העבודה בפועל של מורוקיאן וצוותו הוא 'רובר מתכננים', המתאר במדויק את מה שהם עושים. במקום 'להסיע' את הסוחרים כשלעצמם; הם מתכננים מראש את המסלול, מתכנתים תוכנות ייעודיות ומעלים את ההוראות ל- Curiosity.
"אנו משתמשים בתמונות שצולמו על ידי המתלהב בסביבתה," אמר מורוקיאן. "יש לנו סט של תמונות סטריאו מארבע מצלמות ניווט בשחור-לבן, יחד עם תמונות מ מצלמות ה- Hazcams (מצלמות הימנעות מפגעים), הנתמכות על ידי תמונות צבעוניות ברזולוציה גבוהה מ- MastCam המספקות לנו פרטים על אופי השטח קדימה ורמזים על סוגי סלעים ומינרלים באתר. זה עוזר לזהות מבנים שנראים מעניינים עבור המדענים. "
בעזרת כל הנתונים הזמינים הם יכולים ליצור הדמייה תלת מימדית של השטח בעזרת תוכנה מיוחדת הנקראת התוכנית Rover Sequencing and Visualization (RSVP).
"זהו בעצם סימולטור מאדים ואנחנו שמים סקרנות מדומה בפנורמה של הסצנה כדי לדמיין כיצד המתלהב יכול לחצות את דרכו," הסביר מורוקיאן. "אנחנו יכולים גם להרכיב משקפי סטריאו, המאפשרים לעיניים שלנו לראות את הסצנה בתלת מימד כאילו היינו שם עם הרובר.
במציאות מדומה, נהגי הרובר יכולים לתפעל את הסצינה והרובר כדי לבדוק כל אפשרות אילו מסלולים הם הטובים ביותר ואילו אזורים כדאי להימנע מהם. שם, הם יכולים לעשות את כל הטעויות (להיתקע בדיונה, להטות את הכביש, להתנגש בסלע גדול, לנסוע מטה) ולשכלל את רצף הנהיגה בזמן שהרובר האמיתי נשאר בטוח על מאדים.
"המדענים גם סוקרים את התמונות עבור תכונות מעניינות ומתייעצות עם מתכנני הרובר כדי לעזור בהגדרת דרך. ואז אנו מחברים את הפקודות המפורטות הנחוצות כדי להשיג את הסקרנות מנקודה A לנקודה B לאורך אותו דרך, "אמר מורוקיאן. "" אנו יכולים גם לשלב את הפקודות הדרושות בכדי לתת לרובר הכוונה ליצור קשר עם האתר באמצעות הזרוע הרובוטית שלו. "
אז, בכל לילה מצווה הרובר לסגור במשך שמונה שעות כדי להטעין את הסוללות באמצעות הגנרטור הגרעיני. אך תחילה סקרנות שולחת נתונים לכדור הארץ, כולל תמונות של השטח וכל מידע מדעי. בכדור הארץ מתכנני הרובר לוקחים את הנתונים האלה, מבצעים את עבודת התכנון שלהם, משלימים את תכנות התוכנה ומעלים את המידע חזרה למאדים. ואז הסקרנות מתעוררת, מורידה את ההוראות וקובעת לעבודה. והמעגל חוזר.
לסקרנות יש גם תכונת AutoNav המאפשרת לרחוב לעבור חוצה אזורים שהצוות טרם ראה בתמונות. אז זה יכול לעבור מעל הגבעה ולרדת מהצד השני לשטח לא מסומן, כאשר AutoNav יגלה סכנות אפשריות.
מורוקיאן אמר כי "אנו לא משתמשים בו לעתים קרובות מדי מכיוון שהוא יקר חישובי, כלומר לוקח הרבה יותר זמן לרובר לפעול במצב זה. "לעתים קרובות אנו מוצאים שזה סחר טוב יותר להגיע רק למחרת, להסתכל על התמונות ולנסוע רחוק ככל שאנחנו יכולים לראות."
כאשר מורוקיאן הראה לי את החדרים השונים ששימשו צוותי תכנון של רובר ב- JPL, הוא הסביר כיצד הם צריכים לפעול במספר טווחי זמן שונים.
"לא רק שיש לנו תכנון מסלול יומי", הוא אמר, "אלא גם מבצעים תכנון אסטרטגי לטווח רחוק תוך שימוש בתמונות מסלולית ממצלמת HiRISE במסלול הסיור של מאדים ובחר נתיבים המבוססים על תכונות שנראות מהמסלול. הצוות שלנו עובד בצורה אסטרטגית, מחפש חודשים רבים כדי להגדיר את הדרכים הטובות ביותר. "
תהליך נוסף בשם Supra-Tactical מסתכל רק בשבוע הבא. זה כרוך במתכנני מדע המנהלים ומשכללים את סוגי הפעילויות שהרובר יבצע בטווח הקצר. כמו כן, מכיוון שאיש בצוות לא גר יותר על מאדים טיים, בימי שישי מתכנני הרובר מבצעים את התוכניות במשך מספר ימים.
"מכיוון שאנחנו לא עובדים בסופי שבוע, תוכניות יום שישי מכילות מספר רב של פעילויות," אמרה מורוקיאן. "שני צוותים מקבילים מחליטים באילו ימים הרובר ינהג ובאילו ימים הוא יבצע פעילויות אחרות, כמו עבודה עם הזרוע הרובוטית או מכשירים אחרים."
עם זאת, מעקב אחר הנתונים שיורדים מהרובר במהלך סוף השבוע, ואם יש בעיה, צוות מוזמן לבצע הערכה מפורטת יותר. מורוקיאן ציין כי עליהם להעסיק את צוות סוף השבוע החירום מספר פעמים, אך עד כה לא היו בעיות חמורות. עם זאת, "זה אכן מפריע לנו על בהונותינו," אמר.
הרובר כולל מספר בדיקות בטיחות תגוביות על כמות ההטיה הכוללת של סיפון הרובר ופרוט מערכת המתלים של הגלגלים, כך שאם הרובר עבר על חפץ גדול מדי הוא יפסיק אוטומטית.
הסקרנות לא נבנתה למהירות. הוא תוכנן לנסוע עד 200 מטר (200 מטר) ביום, אך לעיתים רחוקות הוא נוסע כל כך רחוק בסול. בתחילת 2016 נהג הרובר בסך של כ -12 ק"מ על פני מאדים.
ישנן כמה דרכים לקבוע כמה רחוק עבר הסקרנות, אך המדידה המדויקת ביותר נקראת 'Visual Odometry'. הסקרנות פיתחה חורים מיוחדים בגלגלים שלה בצורת אותיות קוד מורס, תוך איות "JPL" - הנהון לבית מצוות המדע וההנדסה של הרובר - ברחבי אדמת מאדים.
מורוקיאן אמר כי "אורתומטריה חזותית עובדת על ידי השוואה בין זוג תמונות הסטריאו האחרונות שנאספו בערך כל מטר על הכונן." "תכונות אישיות בסצנה מתאימות ומעקב כדי לספק מדד לאופן שבו המצלמה (ובכך הגרובר) תירגמה וסיבבה במרחב תלת מימדי בין שתי התמונות והיא מספרת לנו במובן מאוד אמיתי עד כמה הסקרנות הלכה . "
בדיקה מדוקדקת של פסי הרכבת יכולה לחשוף את סוג המתיחה שיש לגלגלים ואם החליקו, למשל בגלל מדרונות גבוהים או קרקע חולית.
לרוע המזל, ל- Curiosity יש עכשיו חורים חדשים בגלגלים שאינם אמורים להיות שם.
בעיות רובר
המורוקיאן ומדען הפרויקטים אשווין ווסוואדה הביעו שחרור וסיפוק שבסך הכל - עד למשימה - סקרנות היא רחוב רחוב למדי. עומס המדע כולו פועל כיום ביכולת כמעט מלאה. אבל צוות ההנדסה עוקב אחר כמה סוגיות.
"בסביבות סול 400 הבנו שהגלגלים לובשים מהר ממה שציפינו," אמר וסוואדה.
והבלאי לא כלל רק חורים קטנים; הצוות התחיל לראות פיסוק ודמעות מגעילות. המהנדסים הבינו כי החורים נוצרים על ידי הסלעים הקשים והסגורים עליהם נסע הכביש במהלך אותה תקופה.
"לא ציפינו לגמרי לסלעים 'מחודדים' שעשו נזק", אמר וסוואדה. "עשינו גם כמה בדיקות וראינו כיצד גלגל אחד יכול לדחוף גלגל אחר לסלע, ולהחריף את הנזק. אנו נוהגים בזהירות רבה יותר ולא נוהגים כל עוד היה לנו בעבר. הצלחנו לפלס את הנזק לשיעור מקובל יותר. "
בתחילת המשימה המחשב של Curiosity נכנס 'למצב בטוח' מספר פעמים, מכיוון שתוכנת Curiosity זיהתה בעיה והתגובה הייתה למנוע אי פעילות נוספת וטלפון הביתה.
תוכנה מיוחדת להגנה מפני תקלות פועלת ברחבי המודולים והמכשירים וכאשר מתרחשת בעיה, הרובר נעצר ושולח נתונים המכונים 'רשומות אירועים' לכדור הארץ. הרשומות כוללות קטגוריות שונות של דחיפות, ובתחילת 2015 העביר הרובר הודעת שאמרה בעצם, "זה מאוד מאוד גרוע." המקדחה בזרועו של המשוטט חווה תנודה בזרם חשמלי - כמו קצר חשמלי.
מורוכיאן הסביר, "התוכנה של סקרנות יכולה לזהות מכנסיים קצרים, כמו מפריעת תקלות האדמה שיש לך בחדר האמבטיה שלך," אלא שהאחת אומרת לך 'זה מאוד מאוד גרוע' במקום רק לתת לך אור צהוב. '
מכיוון שהצוות לא יכול לנסוע למאדים ולתקן בעיה, הכל מתוקן או על ידי שליחת עדכוני תוכנה לרובר או על ידי שינוי נהלים תפעוליים.
"אנו פשוט יותר זהירים כעת כיצד אנו משתמשים במקדחה," אמר ווסוואדה, "ואיננו מקדחים במלוא העוצמה בהתחלה, אלא יורדים לאט לאט. זה כמו איך אנחנו נוהגים עכשיו, יותר בעדינות אבל זה עדיין עושה את העבודה. נכון להיום זו לא הייתה השפעה עצומה. "
נגיעה קלה יותר במקדחה הייתה הכרחית גם לאבני הבוץ הרכות ואבני החול בהן נתקל הרובר. מורוקיאן אמר כי קיים חשש שהסלעים בשכבות לא יתאפקו תחת תקיפה של פרוטוקול הקידוח הסטנדרטי, ולכן הם התאימו את הטכניקה לשימוש ב"הגדרות "הנמוכות ביותר שעדיין מאפשרות לקדחה להתקדם מספיק בסלע.
אולם ההזדמנויות להשתמש במקדח הולכות וגוברות ככל שהסקרנות מתחילה את דרכה במעלה ההר. הכומר נודע במה שמכנה ואסוואדה "אזור עשיר ביעד, מאוד מעניין", כאשר צוות המדע פועל לקשר בין ההקשר הגיאולוגי של כל מה שהם רואים בתמונות.
מציאת איזון על מאדים
בעוד ההסחה במפרץ ילוהקייף איפשרה לקבוצה לגלות כמה תגליות משמעותיות, הם חשו לחץ להגיע להר. חד, אז "נסע כמו לעזאזל במשך שנה", אמר וסוואדה.
כעת על ההר, עדיין יש את הלחץ להפיק את המרב מהמשימה, במטרה להעביר אותה דרך ארבע יחידות סלע שונות - או שכבות - על הר. חד. כל רובד יכול להיות כמו פרק בספר ההיסטוריה של מאדים.
“לחקור את הר. חריף מרתק, "אמר ווסוואדה," ואנחנו מנסים לשמור על ערבוב בין תגליות נהדרות באמת, אשר - אתה שונא לומר - מאט אותנו ונעלה על ההר. הסתכלות מקרוב על סלע שלפניך פירושו שלעולם לא תוכל לעבור ולהסתכל על הסלע המעניין האחר הזה שם. "
וסוואדה ומורוקיאן אמרו שניהם אתגר לשמור על איזון זה בכל יום - למצוא מה שנקרא 'הברך בעיקול' או 'נקודה מתוקה' של האופטימיזציה המושלמת בין נהיגה לעצירה למדע.
ואז יש את האיזון בין עצירה לערוך תצפית מלאה עם כל המכשירים וביצוע 'מדע flyby' בו נערכות תצפיות פחות אינטנסיביות.
"אנו לוקחים את התצפיות שאנו יכולים ומפיקים את כל ההשערות שאנו יכולים בזמן אמת", אמר וסוואדה. "אפילו אם נשארו לנו 100 שאלות פתוחות, אנו יודעים שנוכל לענות על השאלות מאוחר יותר כל עוד אנו יודעים שלקחנו מספיק נתונים."
היעד העיקרי של הסקרנות הוא לא הפסגה, אלא במקום זאת אזור בגובה של 1,330 רגל (400 מטר), בו גיאולוגים מצפים למצוא את הגבול בין סלעים שראו מים רבים בהיסטוריה שלהם, לבין אלה שלא עשו זאת. גבול זה יספק תובנה לגבי המעבר של מאדים מכוכב לכת יבש, וימלא פער מפתח בהבנת ההיסטוריה של כדור הארץ.
אף אחד לא באמת יודע כמה זמן הסקרנות תימשך, או אם היא תפתיע את כולם כמו קודמותיה הרוח וההזדמנות. לאחר שעבר את "המשימה הראשית" של שנה במאדים (שנתיים אדמה), וכעת במשימה המורחבת, המשתנה הגדול היחיד הוא מקור הכוח RTG. בעוד שהעוצמה הזמינה תתחיל לרדת בהתמדה, גם וסוואדה וגם מורוקיאן לא מצפים שזה יהיה נושא לפחות ארבע שנות כדור הארץ נוספות, ועם "טיפוח" נכון, הכוח יכול להימשך תריסר שנים ויותר.
אבל הם גם יודעים שאין דרך לחזות כמה זמן יימשך הסקרנות, או איזה אירוע בלתי צפוי עשוי לסיים את המשימה.
החיה
האם יש לסקרנות אישיות כמו חובבי מאדים הקודמים?
"בעצם לא, נראה שאנחנו לא מורידים את הכוכב הזה כמו שאנשים עשו עם הרוח וההזדמנות," אמר וסוואדה. "לא התחברנו לזה רגשית. סוציולוגים למעשה חקרו את זה. " הוא הניד את ראשו בחיוך משועשע.
ואסוואדה ציין שזה יכול להיות קשור לגודל הסקרנות.
"אני חושב על זה כבהמה ענקית," הוא אמר בפנים. "אבל בכלל לא בצורה מרושעת."
מה שבא לאפיין משימה זו, אמר וסוואדה, הוא המורכבות שבה, בכל הממד: המרכיב האנושי של לגרום ל 500 איש לעבוד ולשתף פעולה יחד תוך אופטימיזציה של הכישרון של כולם; שמירה על הכנף ובריא; ושמירה על עשרה מכשירים בכל יום, שלעתים מבצעים משימות מדעיות שאינן קשורות לחלוטין.
"כל יום הוא 'שבע דקות האימה הקטנות' שלנו, שם כל כך הרבה דברים צריכים לעבור ממש בכל יום," אמר וסוואדה. "יש מיליון סוגיות ואינטראקציות פוטנציאליות, ואתה צריך כל הזמן לחשוב על כל הדרכים שבה דברים יכולים להשתבש, כי יש מיליון דרכים שאתה יכול להתעסק בזה. זה ריקוד מורכב, אבל למרבה המזל יש לנו צוות נהדר. "
ואז הוא הוסיף בחיוך, "המשימה הזו מרגשת, גם אם זו חיה."
"סיפורים מדהימים מהחלל: מבט מאחורי הקלעים למשימות המשנות את השקפתנו על הקוסמוס" יוצא לאור על ידי הוצאת עמוד סטריט, חברה בת של מקמילן.
