Sau đây là đoạn trích cuối cùng từ cuốn sách mới của tôi, Những câu chuyện đáng kinh ngạc từ không gian: Một cảnh hậu trường nhìn vào các nhiệm vụ thay đổi quan điểm của chúng ta về vũ trụ. Cuốn sách này là một cái nhìn bên trong về một số nhiệm vụ robot hiện tại của NASA, và đoạn trích này là phần 3 của 3 được đăng ở đây trên Tạp chí Vũ trụ, của Chương 2, Mars Roving Mars với sự tò mò. Bạn có thể đọc Phần 1 tại đây và Phần 2 tại đây. Cuốn sách có sẵn bằng bản in hoặc sách điện tử (Kindle hoặc Nook) Amazon và Barnes & Noble.
Cách lái xe Mars Rover
Làm thế nào để Curiosity biết vị trí và cách lái xe trên bề mặt Sao Hỏa? Bạn có thể hình dung các kỹ sư tại JPL sử dụng cần điều khiển, tương tự như các kỹ sư được sử dụng cho đồ chơi điều khiển từ xa hoặc trò chơi video. Nhưng không giống như lái xe RC hay chơi game, các trình điều khiển rover Mars không có đầu vào trực quan ngay lập tức hoặc màn hình video để xem rover sẽ đi đâu. Và cũng giống như khi hạ cánh, luôn có một khoảng thời gian trễ là khi một lệnh được gửi đến người điều khiển và khi nào nó được nhận trên Sao Hỏa.
John It Morookian không lái xe theo nghĩa tương tác thời gian thực vì thời gian trễ, John giải thích John Michael Morookian, người lãnh đạo nhóm các tay đua rover.
Chức danh công việc thực tế của Morookian và nhóm của anh là ‘Rover Planners, mà mô tả chính xác những gì họ làm. Thay vì ‘lái xe, các rovers mỗi se; họ lên kế hoạch trước cho lộ trình, lập trình phần mềm chuyên dụng và tải lên các hướng dẫn cho Curiosity.
Morookian sử dụng hình ảnh được chụp bởi người đi xung quanh nó, Morookian nói. Chúng tôi có một bộ hình ảnh âm thanh nổi từ bốn Máy ảnh điều hướng đen trắng, cùng với hình ảnh từ Hazcam (máy ảnh tránh nguy hiểm), được hỗ trợ bởi hình ảnh màu có độ phân giải cao từ MastCam cung cấp cho chúng tôi chi tiết về bản chất của địa hình phía trước và manh mối về các loại đá và khoáng sản tại trang web. Điều này giúp xác định các cấu trúc trông thú vị đối với các nhà khoa học.
Sử dụng tất cả các dữ liệu có sẵn, họ có thể tạo ra một hình ảnh ba chiều về địa hình bằng phần mềm chuyên dụng có tên Chương trình Trực quan hóa và Trình tự Rover (RSVP).
Đây về cơ bản là một trình giả lập trên sao Hỏa và chúng tôi đã đặt một Curiosity mô phỏng vào bức tranh toàn cảnh của cảnh để hình dung làm thế nào người đi đường có thể đi qua trên đường đi của nó, theo Mor Morianian. Chúng ta cũng có thể đeo kính âm thanh nổi, cho phép mắt chúng ta nhìn thấy cảnh trong ba chiều như thể chúng ta đang ở đó với rover.
Trong thực tế ảo, các trình điều khiển rover có thể điều khiển hiện trường và rover để kiểm tra mọi khả năng tuyến đường nào là tốt nhất và những khu vực cần tránh. Ở đó, họ có thể mắc tất cả các sai lầm (bị mắc kẹt trong cồn cát, lật đầu tàu, đâm vào một tảng đá lớn, lái xe ra khỏi một ranh giới) và hoàn thiện trình tự lái xe trong khi người lái thực sự vẫn an toàn trên Sao Hỏa.
Các nhà khoa học cũng xem xét các hình ảnh cho các tính năng thú vị và tham khảo ý kiến của Rover Planners để giúp xác định đường dẫn. Sau đó, chúng tôi soạn ra các lệnh chi tiết cần thiết để có được sự tò mò từ Điểm A đến Điểm B dọc theo con đường đó, ông Mor Morookian nói. Chúng tôi cũng có thể kết hợp các lệnh cần thiết để đưa ra hướng di chuyển để liên lạc với trang web bằng cánh tay robot của nó.
Vì vậy, mỗi đêm, rover được lệnh ngừng hoạt động trong tám giờ để sạc lại pin bằng máy phát điện hạt nhân. Nhưng Curiosity đầu tiên gửi dữ liệu đến Trái đất, bao gồm hình ảnh về địa hình và bất kỳ thông tin khoa học nào. Trên trái đất, các nhà hoạch định Rover lấy dữ liệu đó, thực hiện công việc lập kế hoạch của họ, hoàn thành việc lập trình phần mềm và đưa thông tin trở lại sao Hỏa. Sau đó, Curiosity thức dậy, tải xuống các hướng dẫn và thiết lập để hoạt động. Và chu kỳ lặp lại.
Curiosity cũng có một tính năng AutoNav cho phép người di chuyển đi qua các khu vực mà nhóm đã không thấy trong hình ảnh. Vì vậy, nó có thể đi qua ngọn đồi và xuống phía bên kia tới lãnh thổ chưa được khám phá, với AutoNav cảm nhận được các mối nguy tiềm ẩn.
Chúng tôi không thể sử dụng nó quá thường xuyên vì nó đắt tiền về mặt tính toán, có nghĩa là phải mất nhiều thời gian hơn để người điều hành hoạt động trong chế độ đó, theo Mor Morianian. Chúng tôi thường thấy đó là một giao dịch tốt hơn để đến vào ngày hôm sau, nhìn vào những hình ảnh và lái xe đi xa nhất có thể.
Khi Morookian chỉ cho tôi các phòng khác nhau được sử dụng bởi các nhóm lập kế hoạch tại JPL, anh ấy đã giải thích cách họ cần vận hành trong một số khoảng thời gian khác nhau.
Theo ông, chúng tôi không chỉ lập kế hoạch lộ trình hàng ngày, mà còn thực hiện kế hoạch chiến lược tầm xa bằng cách sử dụng hình ảnh quỹ đạo từ camera HiRISE trên Tàu quỹ đạo trinh sát sao Hỏa và chọn đường đi dựa trên các tính năng nhìn từ quỹ đạo. Nhóm chúng tôi làm việc chiến lược, tìm kiếm nhiều tháng để xác định những con đường tốt nhất.
Một quá trình khác gọi là Supra-Tactical sẽ xuất hiện vào tuần tới. Điều này liên quan đến các nhà hoạch định khoa học quản lý và tinh chỉnh các loại hoạt động mà người điều hành sẽ thực hiện trong thời gian ngắn. Ngoài ra, vì không còn ai trong nhóm sống trên Sao Hỏa nữa, vào Thứ Sáu, các Nhà hoạch định Rover lập ra kế hoạch trong vài ngày.
Kể từ khi chúng tôi không làm việc vào cuối tuần, các kế hoạch vào thứ Sáu có nhiều hoạt động, ông Mor Morianian nói. Hai đội song song quyết định ngày nào người lái sẽ lái xe và ngày nào họ sẽ thực hiện các hoạt động khác, chẳng hạn như làm việc với cánh tay robot hoặc các dụng cụ khác.
Tuy nhiên, dữ liệu đi xuống từ rover cuối tuần được theo dõi, và nếu có vấn đề, một nhóm được gọi để thực hiện đánh giá chi tiết hơn. Morookian chỉ ra rằng họ đã phải tham gia vào đội cuối tuần khẩn cấp nhiều lần, nhưng cho đến nay vẫn chưa có vấn đề gì nghiêm trọng. Tuy nhiên, điều đó khiến chúng ta không ngừng tập trung, tuy nhiên, ông nói.
Rover có một số kiểm tra an toàn phản ứng về mức độ nghiêng tổng thể của sàn rover và khớp nối của hệ thống treo của các bánh xe, vì vậy nếu rover đi qua một vật quá lớn, nó sẽ tự động dừng lại.
Sự tò mò đã được xây dựng cho tốc độ. Nó được thiết kế để di chuyển tới 660 feet (200 mét) trong một ngày, nhưng nó hiếm khi di chuyển xa đến thế trong Sol. Đến đầu năm 2016 rover đã thúc đẩy tổng cộng khoảng 7,5 dặm (12 km) trên bề mặt của sao Hỏa.
Có một số cách để xác định Curiosity đã đi được bao xa, nhưng phép đo chính xác nhất được gọi là 'Visual Odometry.' Curiosity có các lỗ đặc biệt trên bánh xe của nó theo hình chữ cái mã Morse, đánh vần là 'JPL' - một cái gật đầu về nhà của các đội khoa học và kỹ thuật của nhà cầm quyền - trên khắp sao Hỏa.
Morookian cho biết, hình ảnh trực quan hoạt động bằng cách so sánh các cặp hình ảnh âm thanh nổi gần đây nhất được thu thập khoảng mỗi mét trên ổ đĩa. Các tính năng riêng lẻ trong cảnh được khớp và theo dõi để cung cấp thước đo về cách máy ảnh (và do đó là máy quay) đã dịch và xoay trong không gian 3 chiều giữa hai hình ảnh và nó cho chúng ta biết rất rõ sự tò mò đã đi xa đến mức nào .
Kiểm tra cẩn thận các rãnh rover có thể cho thấy loại lực kéo của các bánh xe và nếu chúng bị trượt, ví dụ do độ dốc cao hoặc mặt đất cát.
Thật không may, Curiosity bây giờ có những lỗ hổng mới trong bánh xe của nó mà aren phải ở đó.
Vấn đề về Rover
Cả Morookian và Nhà khoa học dự án Ashwin Vasavada đều bày tỏ sự nhẹ nhõm và hài lòng rằng về tổng thể - điều này đi sâu vào nhiệm vụ - Curiosity là một người đi lang thang khá khỏe mạnh. Toàn bộ trọng tải khoa học hiện đang hoạt động với khả năng gần như đầy đủ. Nhưng đội ngũ kỹ sư để mắt đến một vài vấn đề.
Vòng quanh sol 400, chúng tôi nhận ra các bánh xe đang mòn nhanh hơn chúng tôi mong đợi, theo ông Vas Vasada.
Và mặc đồ didn chỉ bao gồm các lỗ nhỏ; đội bắt đầu thấy thủng và nước mắt khó chịu. Các kỹ sư nhận ra các lỗ hổng đang được tạo ra bởi những tảng đá cứng, lởm chởm mà người lái đang lái xe trong thời gian đó.
Đội bóng của chúng tôi có thể hoàn toàn mong đợi loại đá nhọn nhọn của mình đang gây sát thương. Chúng tôi cũng đã thực hiện một số thử nghiệm và thấy cách một bánh xe có thể đẩy một bánh xe khác vào đá, làm cho thiệt hại trở nên tồi tệ hơn. Bây giờ chúng tôi lái xe cẩn thận hơn và lái don don miễn là chúng tôi có trong quá khứ. Chúng tôi đã có thể giảm mức độ thiệt hại xuống mức dễ chấp nhận hơn.
Ngay từ đầu nhiệm vụ, máy tính Curiosity đã đi vào mode chế độ an toàn, nhiều lần, vì phần mềm Curiosity đã nhận ra một vấn đề và phản hồi là không cho phép hoạt động tiếp theo và gọi điện về nhà.
Phần mềm bảo vệ lỗi chuyên dụng chạy khắp các mô-đun và dụng cụ, và khi xảy ra sự cố, người điều khiển dừng lại và gửi dữ liệu gọi là ‘sự kiện ghi lại trên Trái đất. Các hồ sơ bao gồm nhiều loại cấp bách khác nhau, và vào đầu năm 2015, người điều hành đã gửi một thông điệp mà về cơ bản là nói, Điều này rất, rất tệ. Mũi khoan trên cánh tay rover đã trải qua một sự dao động trong dòng điện - giống như ngắn mạch.
Phần mềm của Curiosity có khả năng phát hiện quần short, giống như bộ ngắt mạch chạm đất bạn có trong phòng tắm của mình, Mor Morookian giải thích, trừ cái này cho bạn biết, đây là một thứ rất, rất tệ thay vì chỉ cho bạn một ánh sáng màu vàng.
Vì nhóm có thể lên Sao Hỏa và sửa chữa một vấn đề, mọi thứ đều được khắc phục bằng cách gửi các bản cập nhật phần mềm cho người điều khiển hoặc bằng cách thay đổi quy trình vận hành.
Bây giờ chúng tôi cẩn thận hơn với cách chúng tôi sử dụng máy khoan, giáo sư Vasavada nói, khoan và don khoan với toàn bộ lực ngay từ đầu, nhưng từ từ tăng tốc. Nó giống như cách chúng ta lái xe bây giờ, cẩn thận hơn nhưng nó vẫn hoàn thành công việc. Nó đã không phải là một tác động lớn.
Một cái chạm nhẹ hơn vào máy khoan cũng là cần thiết cho các loại bùn và đá cát mềm hơn mà người đi xe gặp phải. Morookian cho biết có mối lo ngại rằng các lớp đá có thể không giữ được dưới sự tấn công của giao thức khoan tiêu chuẩn, và vì vậy họ đã điều chỉnh kỹ thuật này để sử dụng các cài đặt lowest cài đặt thấp nhất mà vẫn cho phép mũi khoan tiến triển đủ vào đá.
Nhưng cơ hội sử dụng máy khoan đang tăng lên khi Curiosity bắt đầu đi lên núi. Rover đang đi qua vùng mà Vasavada gọi là khu vực rất giàu có, rất thú vị, vì nhóm khoa học làm việc để gắn kết bối cảnh địa chất của mọi thứ họ đang thấy trong ảnh.
Tìm kiếm sự cân bằng trên sao Hỏa
Trong khi việc chuyển hướng ở Vịnh Yellowknife cho phép nhóm nghiên cứu thực hiện một số khám phá lớn, họ cảm thấy áp lực khi đến Mt. Nhạy bén, vì vậy, đã lái xe như địa ngục trong một năm.
Bây giờ trên núi, vẫn còn áp lực để tận dụng tối đa nhiệm vụ, với mục tiêu thực hiện nó qua ít nhất bốn đơn vị đá khác nhau - hoặc các lớp - trên Mt. Nhọn. Mỗi lớp có thể giống như một chương trong cuốn sách lịch sử Mars Mars.
Khám phá Mt. Sharp rất hấp dẫn, nói, Vas Vasada nói, và chúng tôi đang cố gắng duy trì sự pha trộn giữa những khám phá thực sự tuyệt vời, điều mà - bạn ghét phải nói - làm chúng ta chậm lại và cao hơn trên núi. Nhìn kỹ vào một tảng đá trước mặt bạn có nghĩa là bạn sẽ không bao giờ có thể đi qua và nhìn vào tảng đá thú vị khác ở đó.
Cả Vasavada và Morookian đều nói rằng đó là một thách thức để duy trì sự cân bằng đó mỗi ngày - để tìm ra thứ gọi là ‘đầu gối trong đường cong, hay một điểm ngọt ngào về sự tối ưu hóa hoàn hảo giữa lái xe và dừng lại cho khoa học.
Sau đó, có sự cân bằng giữa việc dừng lại để thực hiện một quan sát đầy đủ với tất cả các thiết bị và thực hiện ‘khoa học bay bổng, nơi thực hiện các quan sát ít dữ dội hơn.
Chúng tôi thực hiện các quan sát có thể, và tạo ra tất cả các giả thuyết có thể trong thời gian thực, giáo sư Vasavada nói. Ngay cả khi chúng tôi còn lại với 100 câu hỏi mở, chúng tôi biết rằng chúng tôi có thể trả lời các câu hỏi sau miễn là chúng tôi biết rằng chúng tôi đã lấy đủ dữ liệu.
Mục tiêu chính của Curiosity, không phải là đỉnh núi, mà thay vào đó là một khu vực cao khoảng 1.330 feet (400 mét), nơi các nhà địa chất dự kiến sẽ tìm thấy ranh giới giữa những tảng đá nhìn thấy rất nhiều nước trong lịch sử của họ và những nơi không có nước. Ranh giới đó sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về quá trình chuyển đổi Mars Mars từ một hành tinh ướt sang khô, lấp đầy một khoảng trống quan trọng trong sự hiểu biết về lịch sử hành tinh.
Không ai thực sự biết Curiosity sẽ tồn tại bao lâu, hoặc nếu nó sẽ làm mọi người ngạc nhiên như Linh hồn và Cơ hội tiền nhiệm của nó. Đã vượt qua nhiệm vụ chính của một năm trên Sao Hỏa (hai năm Trái đất), và bây giờ trong nhiệm vụ mở rộng, một biến số lớn là nguồn năng lượng RTG. Mặc dù sức mạnh sẵn có sẽ bắt đầu giảm dần, cả Vasavada và Morookian don Giêu đều mong rằng điều đó sẽ xảy ra trong ít nhất bốn năm nữa trên Trái đất, và với quyền nuôi dưỡng, quyền lực có thể tồn tại hàng chục năm hoặc hơn.
Nhưng họ cũng biết rằng, không có cách nào để dự đoán sự tò mò sẽ kéo dài bao lâu, hoặc sự kiện bất ngờ nào có thể kết thúc nhiệm vụ.
Quái vật
Liệu Curiosity có một tính cách như các rovers sao Hỏa trước đây?
Thật ra là không, chúng tôi không thể nhân cách hóa người đi lang thang này giống như mọi người đã làm với Tinh thần và Cơ hội, ông Vas Vasada nói. Chúng tôi đã liên kết với nhau. Các nhà xã hội học đã thực sự nghiên cứu về điều này. Anh lắc đầu với một nụ cười thích thú.
Vasavada chỉ ra rằng nó có thể có liên quan đến kích thước Curiosity.
Tôi nghĩ về nó như một con thú khổng lồ, anh nói thẳng mặt. Tuy nhiên, không phải là một cách có ý nghĩa.
Vasavada cho biết, điều gì đã đến để mô tả nhiệm vụ này, đó là sự phức tạp của nó, ở mọi khía cạnh: thành phần con người giúp 500 người làm việc và hợp tác cùng nhau trong khi tối ưu hóa mọi tài năng của họ; giữ cho rover an toàn và khỏe mạnh; và giữ mười công cụ hoạt động mỗi ngày, đôi khi đang thực hiện các nhiệm vụ khoa học hoàn toàn không liên quan.
Mỗi ngày là một ngày khủng bố nhỏ bé của chúng ta, bảy phút, nơi có rất nhiều thứ phải diễn ra mỗi ngày, theo ông Vas Vasada. Có một triệu vấn đề và tương tác tiềm năng, và bạn phải liên tục suy nghĩ về tất cả những cách mà mọi thứ có thể sai, bởi vì có một triệu cách bạn có thể gây rối. Đó là một điệu nhảy phức tạp, nhưng may mắn thay, chúng tôi có một đội ngũ tuyệt vời.
Sau đó, anh ta thêm vào với một nụ cười, nhiệm vụ này thật thú vị, ngay cả khi nó là một con quái thú.
Những câu chuyện đáng kinh ngạc từ không gian: Một cái nhìn hậu trường về các nhiệm vụ thay đổi quan điểm của chúng ta về vũ trụ được xuất bản bởi Page Street Publishing, một công ty con của Macmillan.
