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La perseveranza di guida autonoma della NASA sul Mars Rover “prende il volante”

Primo motore di perseveranza Autonav: La perseveranza dipende dalle telecamere di navigazione sinistra e destra. Il rendering mostrato qui combina la prospettiva di due telecamere mobili durante il primo viaggio del rover utilizzando AutoNav, la funzione di navigazione automatica. Credito: NASA/JPL-Caltech

L’ultimo rover dell’agenzia sta girando intorno a Marte utilizzando un sistema di navigazione automatico recentemente migliorato.

Il nuovissimo robot a sei ruote della NASA su Marte, la Perseverance Probe, inizia un viaggio epico attraverso il fondo del cratere alla ricerca di segni di vita antica. Ciò significa che il team del rover è profondamente coinvolto nella pianificazione dei percorsi di navigazione, nella creazione di istruzioni da trasmettere e persino nell’uso di speciali occhiali 3D per determinare il percorso.

Ma sempre più, il rover si farà carico di guidare da solo, utilizzando un potente sistema di navigazione automatizzato. Chiamato AutoNav, questo sistema 3D migliorato mappa il terreno davanti a te, identifica i pericoli e traccia un percorso intorno a qualsiasi ostacolo senza ulteriori indicazioni da parte dei controller a terra.

“Abbiamo un’abilità chiamata ‘pensare durante la guida'”, ha affermato Vandy Verma, ingegnere capo, pianificatore di rover e autista presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California del Sud. “Il rover pensa alla guida autonoma mentre le sue ruote girano”.

Occhiali 3D usati per guidare Rover: Vandi Verma, un ingegnere che ora lavora con il rover Mars della NASA, funge da autista per il rover Curiosity. I conducenti del rover usano ancora gli speciali occhiali 3D che indossi per rilevare facilmente i cambiamenti nel terreno che il rover potrebbe dover evitare. Fonte: NASA/JPL-Caltech

Questa capacità, insieme ad altri miglioramenti, può consentire a Tenacity di raggiungere una velocità massima di 393 piedi (120 metri) all’ora; Il suo predecessore, Curiosity, dotato di una versione precedente di AutoNav, copre circa 20 metri all’ora mentre scala il Monte Sharp a sud-est.

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“Abbiamo accelerato AutoNav quattro o cinque volte”, ha affermato Michael McHenry, leader della mobilità e parte del team di pianificatori itineranti del Jet Propulsion Laboratory. “Stiamo guidando molto più lontano in molto meno tempo di quanto ha mostrato Curiosity.”

Poiché Perseverance inizia la sua prima campagna scientifica sul terreno del Jezero Crater, AutoNav sarà una caratteristica chiave per aiutare a portare a termine il lavoro.

Questo cratere era un lago, quando miliardi di anni fa Marte era più umido di quanto lo sia oggi, e la destinazione della persistenza era un delta di un fiume secco sul bordo del cratere. Se la vita si fosse insediata presto su Marte, si sarebbero potuti trovare dei segni lì. Il rover raccoglierà campioni a più di 9 miglia (15 chilometri) di distanza, quindi preparerà i campioni per la raccolta in una futura missione che li riporterà sulla Terra per l’analisi.

“Saremo in grado di arrivare dove gli scienziati vogliono andare molto più rapidamente”, ha affermato Jennifer Trosper, che ha lavorato su ciascuno dei rover su Marte della NASA ed è il project manager del rover Mars 2020 Perseverance. “Ora siamo in grado di guidare attraverso questo terreno più complesso invece di aggirarlo: non è qualcosa che siamo stati in grado di fare prima”.

L’elemento umano

Naturalmente, la persistenza non può avere AutoNav da solo. Il coinvolgimento del team Rover rimane fondamentale per pianificare e condurre il Perseverance Path. Un intero team di professionisti sviluppa un percorso di navigazione insieme alla pianificazione dell’attività del rover, che si tratti di esaminare un’interessante caratteristica geologica nel suo cammino verso la sua destinazione o, presto, di campionare.

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Simulazione al computer del primo motore di perseveranza Autonav: Questa simulazione al computer mostra il veicolo spaziale Persevering Mars della NASA mentre esegue il suo primo comando utilizzando la funzione di navigazione automatica, che gli consente di evitare rocce e altri pericoli senza l’intervento degli ingegneri a terra. Credito: NASA/JPL-Caltech

A causa del ritardo del segnale radio tra la Terra e Marte, semplicemente non possono far avanzare il rover usando il joystick. Invece, scansionano le immagini satellitari, a volte indossando quegli occhiali 3D, per visualizzare la superficie di Marte nelle vicinanze del rover. Una volta che la squadra si ferma, invia le istruzioni su Marte e il rover esegue tali istruzioni il giorno successivo.

Anche le ruote Perseverance sono state ottimizzate per aiutare con la velocità con cui questi piani possono essere eseguiti: oltre ad essere leggermente più grandi di diametro e più strette delle ruote di Curiosity, ognuna ha 48 segmenti che sembrano linee leggermente ondulate, a differenza del placcaggio a 24 chevron di Curiosity. Gli obiettivi erano di aiutare con la trazione e la durata.

Curiosity non ha potuto AutoNav a causa del problema dell’usura delle ruote”, ha detto Trosper. “All’inizio della missione abbiamo incontrato massi piccoli, appuntiti e appuntiti che hanno iniziato a fare buchi nelle ruote e AutoNav non lo ha evitato.”

La maggiore distanza della pancia della persistenza consente inoltre al rover di rotolare in sicurezza su terreni più accidentati, compresi massi di buone dimensioni. Le funzionalità avanzate di navigazione automatica di Perseverance includono ENav, o Navigazione avanzata, una combinazione di algoritmo e software che consente un rilevamento più accurato dei rischi.

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A differenza dei suoi predecessori, Perseverance può utilizzare solo uno dei suoi computer per navigare in superficie; Il computer principale può dedicarsi a molte altre attività che mantengono il veicolo sano e attivo.

Questo elemento di calcolo della visione, o VCE, ha guidato la perseveranza sulla superficie di Marte durante la sua entrata, discesa e discesa di febbraio. Ora viene utilizzato a tempo pieno per mappare il viaggio del rover aiutandolo a evitare problemi lungo il percorso.

Il rover tiene traccia anche di quanto si sposta da un luogo all’altro utilizzando un sistema chiamato “contachilometri ottici”. La perseveranza fotografa periodicamente mentre si muove e confronta una posizione con l’altra per vedere se si è spostata alla distanza prevista.

I membri del team affermano che stanno cercando di consentire ad AutoNav di “prendere il comando”. Ma saranno anche disposti a intervenire quando necessario.

E com’è guidare su Marte? I pianificatori e gli autisti dicono che non invecchia mai.

“Jesero è incredibile”, ha detto Verma. “È il paradiso dei guidatori Rover. Quando indossi occhiali 3D, vedi più increspature nel terreno. Alcuni giorni, sto solo fissando le immagini.”