„Perseverance Mars“ roveris yra atsparus radiacijai. Štai kodėl tai svarbu.

NASA vaizdas

NASA „Curiosity rover“ Marse vaizdas, sudarytas iš 57 atskirų nuotraukų, kurias roveris padarė 2019 m. Gegužės 12 d. (Vaizdo kreditas: NASA/JPL-Caltech/MSSS)



Pagalvokite, kiek kartų jūsų kompiuteris Žemėje sudužo. Dabar įsivaizduokite, kaip tai būtų sudėtinga per roverio misiją Marse.



Kartkartėmis, „Curiosity rover“ perėjo į „saugųjį režimą“ rugpjūčio mėn. nusileidus į Marsą. Tačiau kiekvieną kartą misija atsigavo ir tęsė savo epinį kopimą į Marso kalną, ieškodama gyvenamosios aplinkos.

Visos „išmoktos pamokos“ iš saugiojo režimo incidentų dabar yra įtrauktos į naująjį „Perseverance rover“, galingesnį „Curiosity“ pusbrolį pradėjo riedėti Marse kovo 5 dieną.



Susijęs: Marso sraigtasparnio išradingumas iš oro pastebi atkaklumo roverį (nuotrauka)

Norint atsikratyti nesklandumų, reikia techninių įgūdžių, ypač dulkėtame, spinduliuote sudrėkintame Marso paviršiuje. Daugeliu atvejų radiacija ir grandinės prastai susimaišo. Tačiau to negalima leisti Marse, kur yra grandinės Atkaklumas valdyti viską-nuo fotoaparatų iki lazerio iki sudėtingos sistemos, kuri talpins potencialiai tinkamus uolienų pavyzdžius būsimai mėginių grąžinimo misijai.

Taigi koks sprendimas? „Xilinx“ - kompanija, teikianti integruotus grandynus keliems „Perseverance“ instrumentams - savo technologiją Marse turi nuo NASA „Opportunity and Spirit“ roveriai „Xilinx“ negali atiduoti viso savo „slapto padažo“, kuris apsaugo grandines - tai yra patentuota -, tačiau daug ką lemia tinkamas ekranavimas ir atsarginė kopija.



„Mes sukuriame kietumą“, - sakė bendrovės „Xilinx“ aviacijos ir gynybos vertikaliosios rinkos direktorius Minal Sawant apie bendrovės požiūrį išlaikyti grandines atsparias radiacijai. Sawantas pažymėjo, kad keli įslaptinti palydovai taip pat naudojo „Xilinx“ grandines ilgalaikėms misijoms atšiaurioje radiacijos juostų aplinkoje netoli Žemės, todėl „Xilinx“ patyrė spinduliuotę iš pirmų lūpų Žemės orbitoje ir Marse ir žino, kaip su tuo elgtis.

Kalbant apie atkaklumą, grandinės yra „trijų modulių perteklius“, o tai reiškia, kad „Xilinx“ gamina tris kiekvienos grandinės kopijas, maitindamas roverį esančiu instrumentu ar fotoaparatu. „Jei viena [grandinė] nukenčia, kitos dvi vis tiek veikia. Taip užtikrinsite, kad jis sukietės “, - sakė Sawantas.

Su kiekviena paskesne roverių karta darbas tampa sunkesnis, nes grandinės tampa tankesnės. Taip yra todėl, kad kiekvienas roveris yra įpareigotas surinkti ir perduoti į Žemę daugiau informacijos nei ankstesnės misijos. „Kadangi mes vis daugiau ir daugiau diegiame naujoves, padidėja tankis“, - paaiškino Sawantas.



Taip pat yra daugiau galimų nesėkmių taškų kiekvienoje roverio kartoje. Pavyzdžiui, „Spirit“ ir „Opportunity“ turėjo tik po devynias kameras; Atkaklumas turi 23. Priemonės ir užduotys taip pat tapo vis sudėtingesnės. Tačiau nepaprastai Xilinx grandinė atlaikė laiko išbandymą.

„Spirit and Opportunity“ turėjo trukti 90 Žemės dienų Marse, tačiau kiekviena iš jų truko kelerius metus. „Curiosity“, kuri taip pat gabena „Xilinx“ produktus, turėjo dvejų metų pagrindinę misiją po nusileidimo 2012 m., Tačiau vis dar tęsiasi po beveik septynerių Žemės metų Raudonojoje planetoje. Atsižvelgiant į šį pasiekimą, Sawantas tikisi, kad atkaklumas taip pat išliks ilgą laiką.

NASA vaizdas

NASA „Curiosity rover“ Marse vaizdas, sudarytas iš 57 atskirų nuotraukų, kurias roveris padarė 2019 m. Gegužės 12 d.(Vaizdo kreditas: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Vienas iš būdų, kaip integruoti grandines geriau reaguoti, yra suprojektuoti taip, kad jos būtų lengvai reguliuojamos. Visi žinome, kokią reikšmę turi programinės įrangos atnaujinimai mūsų kompiuteryje, ir tą patį padaryti roveriui Marse yra nepaprastai naudinga. Pavyzdžiui, „Curiosity“ programinės įrangos atnaujinimas 2016 m. Leido roveriui savarankiškiau pasirinkti lazerio taikinius. „Xilinx“ siekia pasiūlyti panašų lankstumą savo integriniams grandynams.

„Mes gaminame šias mikroschemas, kurios yra labai konfigūruojamos“, - sakė Sawantas. „Dizaineris ar vartotojas gali į jį įtraukti konkretų algoritmą ar dizainą ir atlikti šią funkciją. Tai ne fiksuota funkcija, o labiau programuojama funkcija ... galimybė keisti, kai reikia “.

„Xilinx“ sistemos jau atlaikė galingą išbandymą su atkaklumu. Grandinės buvo naudojamos „Perseverance“ nusileidimo sistemos „regėjimo skaičiavimo“ elemente, kuris leido jai pasirinkti tinkamą vietą nusileisti Marse. Tiksliau, „Xilinx“ gaminiai atliko vizualines užduotis, tokias kaip vaizdo filtravimas, aptikimas ir suderinimas. Kita svarbi nusileidimo dalis buvo „Perseverance“ diapazono ir greičio matavimai, naudojant radaro terminalo nusileidimo jutiklį, maitinamą „Xilinx“ technologija.

Sawantas pažymėjo, kad nors šioms nusileidimo sistemoms nereikia išgyventi daugelį metų paviršiuje, jos turi keliauti kelis mėnesius, patirti drebėjimo paleidimą, itin šaltą ir karštą erdvės aplinką bei kosminę spinduliuotę.

„Xilinx“ integruoti grandynai naudojami keturiuose „Perseverance“ instrumentuose, kurie visi yra sukurti taip, kad atlaikytų metų Marso spinduliuotę. Šie instrumentai yra planetinis rentgeno litokemijos instrumentas arba PIXL, kuris identifikuoja cheminius elementus; UHF siųstuvas -imtuvas, skirtas perduoti telekomunikacijas; „Mastcam-Z“, kuri padaro panoramines paviršiaus nuotraukas; ir „Organizing and Chemicals“ nuskenuojančios aplinkos nuskaitymas naudojant „Raman“ ir „Luminescence“, arba „SHERLOC“, kuris atlieka smulkius mineralų, organinių molekulių ir galimų gyvybės ženklų aptikimo veiksmus.

„Xilinx“ grandinės taip pat gerai veikia NASA OSIRIS-REx (Kilmė, spektrinis aiškinimas, išteklių identifikavimas, saugumo-regolito tyrinėtojas) misija į asteroidą Bennu, kuris kosmose buvo nuo 2016 m. Ir su mėginiais į Žemę grįš tik 2023 m. „Xilinx“ siekia pradėti savo technologiją „NASA Europa Clipper“ misija taip pat skristi aplink ledinį Jupiterio mėnulį, kuriam gali prireikti šešerių metų kruizo laiko kosmose po planuojamo paleidimo 2024 m.

„Xilinx“ yra viena iš kelių kompanijų, kurios maitina „Perseverance rover“ sistemas ir prietaisus. Kitas yra Vaisala, dirbantis su Suomijos meteorologijos institutu (FMI). Bendradarbiaujant buvo pateikti jutikliai Ispanijos vadovaujamam Marso aplinkos dinamikos analizatoriui, esančiam roveryje-„Red Planet“ orų stotyje, kuri tiria temperatūrą, vėjo greitį ir kryptį, santykinę drėgmę ir dulkių daleles ir dar daugiau. Ši grupė taip pat žino, koks sudėtingas gali būti Marsas.

„Roverio įranga turi veikti atšiaurioje Marso aplinkoje, esant labai žemam slėgiui ir šaltai temperatūrai, ir turi atlaikyti galimas pasaulines dulkių audras“, - FMI planetinių tyrimų ir kosmoso technologijų grupės vadovė Maria Genzer. sakoma pareiškime Vasarį. „Be aplinkos aspektų… atstumas tarp Marso ir Žemės daro misiją sudėtingą. Nėra kas taisytų prietaisus, jei kažkas negerai “.

Kalbant apie „Xilinx“, naujausios kartos jo integruoti grandynai, išleisti 2020 m. Gegužės mėn., Bus ne tik atsparūs radiacijai keliose orbitose aplink Žemę ar misijose visoje Saulės sistemoje, bet ir apims mašininio mokymosi ekosistemą. Mašinų mokymasis (dirbtinio intelekto aspektas) leidžia kompiuteriams mokytis iš duomenų rinkinio ir pritaikyti šią informaciją priimant sprendimus.

Pavyzdžiui, naudojant Žemėje skriejantį palydovą, viena programa galėtų išmesti optinius vaizdus, ​​kuriuose yra debesų, ir siųsti vaizdus tik aiškiomis sąlygomis, sakė Sawantas. Apskritai, mašinų mokymasis jau buvo naudojamas Marse tokioms programoms kaip nustatyti naujus kraterius .

Sekite Elizabeth Howell „Twitter“ @howellspace. Sekite mus „Twitter“ @Spacedotcom ir feisbuke.