Як NASA підтримує марсоход Curiosity на Марсі вже 13 років: головні інженерні хитрощі
Широко відомо про наукові відкриття марсохода Curiosity, зокрема саме завдяки цій місії вдалося дізнатися, що Марс колись був придатним для життя, що там існують складні органічні молекули, а також знайдено докази існування прадавніх річок і довговічних озер. Але стаття IEEE Spectrum розповідає про маловідомий бік місії про те, як інженери з Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) роками підтримують роботу, яка перебуває за понад 200 млн км від Землі та не може бути відремонтована фізично. Попри те, що Curiosity працює на Марсі з 2012 року, він продовжує виконувати наукову програму майже без втрати ефективності.
За цей час марсохід проїхав майже 37 км, пробурив десятки порід і зробив понад 760 тисяч фотографій. Його довговічність стала результатом не лише надійної конструкції, а й постійних програмних оновлень.
Які трюки використовують інженери?
Найцікавіший приклад пов’язаний із пам’яттю бортових комп’ютерів. Curiosity має два комп’ютери — основний і резервний. Коли в одного з них почалися серйозні проблеми з NAND-пам’яттю, інженери перевели систему на другий комп’ютер. Згодом несправності з’явилися і там. Здавалося, що марсохід може втратити резервну систему, але команда знайшла нестандартне рішення: вони видалили старі резервні копії програмного забезпечення та використали звільнену пам’ять для роботи комп’ютера. У результаті один із бортових комп’ютерів продовжив функціонувати менш ніж з 1% від початкового обсягу пам’яті.
Ще один важливий прийом стосується коліс. Після посадки виявилося, що марсіанські камені значно гостріші, ніж очікували конструктори. Вони буквально прорізали алюмінієві колеса. Щоб зменшити зношення, інженери змінили алгоритми пересування і почали частіше рухати марсохід заднім ходом, завдяки чому навантаження на найбільш пошкоджені передні колеса зменшилося.
Третій «трюк» пов’язаний з енергоспоживанням. Curiosity працює від радіоізотопного генератора, потужність якого поступово зменшується. Щоб економити енергію, NASA розробила нові алгоритми керування: якщо марсохід завершує завдання раніше запланованого часу, він швидше переходить у сплячий режим і вимикає частину систем обігріву та комп’ютери. Інженери також працюють над тим, щоб робот міг виконувати кілька операцій одночасно — наприклад, керувати маніпулятором або рухатися під час передачі даних через орбітальні апарати.
Досвід Curiosity став основою для створення більш автономного марсохода Perseverance. Завдяки додатковому процесору для візуальної навігації він може самостійно виконувати більшість поїздок без постійних команд із Землі.
Попри вік, Curiosity залишається працездатним. За оцінками NASA, його наукова місія може тривати щонайменше до 2035 року. Найбільшими ризиками залишаються зношення коліс, старіння механічної руки та поступове зменшення енергопостачання. Але історія місії показує, що інженери JPL неодноразово знаходили творчі рішення там, де здавалося, що виходу вже немає.
Зазначимо, що наукове дослідження довело, що колись давно Марс був теплим і вологим.
