فيما يلي المقتطف الأخير من كتابي الجديد ، "قصص لا تصدق من الفضاء: نظرة من وراء الكواليس إلى المهمات التي تغير نظرتنا للكون." الكتاب هو نظرة من الداخل على العديد من المهام الآلية الحالية لوكالة ناسا ، وهذا المقتطف هو الجزء 3 من 3 المنشور هنا في مجلة الفضاء ، من الفصل 2 ، "التجول بين المريخ والفضول". يمكنك قراءة الجزء الأول هنا ، والجزء الثاني هنا. الكتاب متوفر في شكل مطبوع أو كتاب إلكتروني (كيندل أو نووك) أمازون وبارنز أند نوبل.
كيفية قيادة المريخ روفر
كيف يعرف الفضول أين وكيف يقود عبر سطح المريخ؟ قد تتصور المهندسين في JPL باستخدام عصي التحكم ، على غرار تلك المستخدمة في ألعاب التحكم عن بعد أو ألعاب الفيديو. ولكن على عكس قيادة RC أو الألعاب ، ليس لدى سائقي سيارات المريخ المريخ مدخلات بصرية فورية أو شاشة فيديو لمعرفة أين تذهب المركبة. ومثلما هو الحال عند الهبوط ، هناك دائمًا تأخير زمني عندما يتم إرسال أمر إلى المسبار وعندما يتم استلامه على كوكب المريخ.
وأوضح جون مايكل موروكيان ، الذي يقود فريق السائقين المتجولين: "إنها لا تقود بالمعنى التفاعلي في الوقت الفعلي بسبب الفارق الزمني".
المسمى الوظيفي الفعلي لـ Morookian وفريقه هم "Rover Planners" ، الذي يصف بدقة ما يفعلونه. بدلاً من "قيادة" المركبات المتجولة في حد ذاتها ؛ يخططون الطريق مسبقًا وبرمجة البرامج المتخصصة وتحميل الإرشادات إلى Curiosity.
قال موروكيان: "نستخدم الصور التي التقطتها المركبة المحيطة بها". "لدينا مجموعة من صور الاستريو من أربع كاميرات ملاحة بالأبيض والأسود ، إلى جانب صور من كاميرات Hazcams (كاميرات تجنب المخاطر) ، مدعومة بصور ملونة عالية الدقة من MastCam تعطينا تفاصيل حول طبيعة التضاريس إلى الأمام وقرائن حول أنواع الصخور والمعادن في الموقع. وهذا يساعد على تحديد الهياكل التي تبدو مثيرة للاهتمام للعلماء. "
باستخدام جميع البيانات المتاحة ، يمكنهم إنشاء تصور ثلاثي الأبعاد للتضاريس باستخدام برنامج متخصص يسمى برنامج التسلسل والتصور Rover (RSVP).
وأوضح موروكيان: "هذه في الأساس عبارة عن محاكي للمريخ وقد وضعنا فضول محاكاة في بانوراما المشهد لتصور كيف يمكن للمركبة أن تسير في طريقها". "يمكننا أيضًا وضع نظارات استريو ، والتي تسمح لأعيننا برؤية المشهد في ثلاثة أبعاد كما لو كنا هناك مع المسبار.
في الواقع الافتراضي ، يمكن للسائقين المتجولين التلاعب بالمشهد والمركبة لاختبار كل إمكانية للطرق الأفضل والمجالات التي يجب تجنبها. هناك ، يمكنهم ارتكاب جميع الأخطاء (التعثر في الكثبان الرملية ، وإمالة المركبة ، وتحطمها في صخرة كبيرة ، وإخراجها من الهاوية) وإكمال تسلسل القيادة بينما تظل المركبة الحقيقية آمنة على كوكب المريخ.
"يراجع العلماء أيضًا الصور للتعرف على الميزات المثيرة للاهتمام ويتشاورون مع مخططي Rover للمساعدة في تحديد المسار. ثم قمنا بتأليف الأوامر التفصيلية اللازمة لانتقال الفضول من النقطة A إلى النقطة B على هذا الطريق ”. "" يمكننا أيضًا دمج الأوامر اللازمة لإعطاء اتجاه المركبة للتواصل مع الموقع باستخدام ذراعه الروبوتية. "
لذا ، في كل ليلة يُطلب من المسبار المتجول أن يغلق لمدة ثماني ساعات لإعادة شحن بطارياته بالمولد النووي. لكن موقع Curiosity الأول يرسل البيانات إلى الأرض ، بما في ذلك صور التضاريس وأي معلومات علمية. على الأرض ، يأخذ روفر بلانرز هذه البيانات ، ويقومون بأعمال التخطيط ، ويكملون برمجيات البرمجيات ويرسلون المعلومات مرة أخرى إلى كوكب المريخ. ثم يستيقظ Curiosity ، وينزل التعليمات ويبدأ العمل. وتكرر الدورة.
يحتوي Curiosity أيضًا على ميزة AutoNav التي تسمح للمركبة المتجولة باجتياز المناطق التي لم يشاهدها الفريق بعد في الصور. لذلك ، يمكن أن يذهب فوق التل ونزل الجانب الآخر إلى منطقة مجهولة ، مع استشعار AutoNav للمخاطر المحتملة.
قال موروكيان: "نحن لا نستخدمه كثيرًا لأنه مكلف من الناحية الحسابية ، مما يعني أن الأمر يستغرق وقتًا أطول حتى تعمل المركبة في هذا الوضع". "غالبًا ما نجد أنه من الأفضل التداول في اليوم التالي ، وإلقاء نظرة على الصور والقيادة إلى أبعد حد يمكننا رؤيته".
كما أراني Morookian الغرف المختلفة التي تستخدمها فرق التخطيط المتجوّلة في مختبر الدفع النفاث ، وأوضح كيف يحتاجون للعمل على عدد من الجداول الزمنية المختلفة.
قال: "ليس لدينا التخطيط اليومي للطريق فحسب ، بل أيضًا التخطيط الاستراتيجي بعيد المدى باستخدام الصور المدارية من كاميرا HiRISE على كوكب المريخ الاستكشافي واختيار المسارات بناءً على الميزات المرئية من المدار. يعمل فريقنا بشكل استراتيجي ، حيث يبحث عدة أشهر لتحديد أفضل المسارات ".
تتطلع عملية أخرى تسمى Supra-Tactical إلى الأسبوع التالي فقط. يتضمن هذا مخططي العلوم إدارة وتنقيح أنواع الأنشطة التي ستقوم بها المركبة على المدى القصير. أيضًا ، نظرًا لعدم وجود أي شخص في الفريق يعيش في Mars Time بعد الآن ، يعمل مخططو Rover يوم الجمعة على وضع الخطط لعدة أيام.
وقال موروكيان "بما أننا لا نعمل في عطلة نهاية الأسبوع ، فإن خطط يوم الجمعة تحتوي على العديد من الأنشطة". "يقرر فريقان متوازيان الأيام التي ستقودها المركبة ، وأي الأيام ستقوم بأنشطة أخرى ، مثل العمل مع الذراع الآلية أو أدوات أخرى."
يتم رصد البيانات التي تأتي من المتجول خلال عطلة نهاية الأسبوع ، ومع ذلك ، إذا كانت هناك مشكلة ، يتم استدعاء الفريق لإجراء تقييم أكثر تفصيلاً. أشار موروكيان إلى أنه كان يتعين عليهما إشراك فريق الطوارئ الأسبوعي عدة مرات ، ولكن حتى الآن لم تكن هناك مشاكل خطيرة. وقال: "إنها تبقينا على أصابع قدمنا".
يتميز المسبار بعدد من فحوصات السلامة التفاعلية على مقدار الإمالة الإجمالية لسطح المركب المفصلي ومفصلة نظام التعليق للعجلات ، لذلك إذا كان المسبار يمر فوق جسم كبير جدًا ، فسوف يتوقف تلقائيًا.
الفضول لم يبنى للسرعة. تم تصميمه للسفر حتى 660 قدمًا (200 متر) في اليوم ، ولكن نادرًا ما يسافر إلى هذا الحد في سول. بحلول أوائل عام 2016 ، كانت المركبة متجولة ما مجموعه حوالي 7.5 ميل (12 كم) عبر سطح المريخ.
هناك عدة طرق لتحديد المسافة التي قطعها Curiosity ، ولكن القياس الأكثر دقة يسمى "قياس المسافات البصري". يحتوي الفضول على ثقوب متخصصة في عجلاته على شكل أحرف شفرة مورس ، تهجئة "JPL" - إيماءة إلى المنزل من فرق العلوم والهندسة في المسبار - عبر تربة المريخ.
قال Morookian: "يعمل قياس المسافات البصري من خلال مقارنة أحدث زوج من صور الاستريو التي تم جمعها تقريبًا في كل متر فوق محرك الأقراص". "تتم مطابقة الميزات الفردية في المشهد وتتبعها لتوفير مقياس لكيفية ترجمة الكاميرا (وبالتالي المركبة المتجولة) وتدويرها في مساحة ثلاثية الأبعاد بين الصورتين وهي تخبرنا بالمعنى الحقيقي للمدى الذي وصل إليه الفضول . "
يمكن أن يكشف الفحص الدقيق لمسارات المسبار عن نوع الجر الذي تمتلكه العجلات وإذا انزلقت ، على سبيل المثال بسبب المنحدرات العالية أو الأرض الرملية.
لسوء الحظ ، لدى Curiosity الآن ثقوب جديدة في عجلاتها لا يفترض أن تكون هناك.
مشاكل روفر
أعرب كل من Morookian و Project Scientist Ashwin Vasavada عن ارتياحه ورضاه لأن الفضول بشكل عام - في هذا الجزء البعيد من المهمة - هو الفضول بشكل جيد. تعمل حمولة العلوم بأكملها حاليًا بكامل طاقتها تقريبًا. لكن الفريق الهندسي يراقب بعض القضايا.
قال فاسافادا: "حول سول 400 ، أدركنا أن العجلات كانت ترتدي أسرع مما توقعنا".
ولا يتألف البلى من ثقوب صغيرة فقط ؛ بدأ الفريق برؤية الثقوب والدموع السيئة. أدرك المهندسون الثقوب التي تم إنشاؤها بواسطة الصخور الخشنة المتعرجة التي كانت تقودها المركبة خلال تلك الفترة.
وقال فاسافادا: "لم نتوقع تمامًا نوع الصخور" المدببة "التي تسببت في أضرار". كما أجرينا بعض الاختبارات ورأينا كيف يمكن لعجلة واحدة أن تدفع عجلة أخرى إلى صخرة ، مما يجعل الضرر أسوأ. نحن الآن نقود بحذر أكبر ولا نقود طالما كنا في الماضي. لقد تمكنا من تعويض الضرر بمعدل مقبول أكثر ".
في وقت مبكر من المهمة ، دخل كمبيوتر Curiosity في "الوضع الآمن" عدة مرات ، حيث أدرك برنامج Curiosity وجود مشكلة ، وكان الرد هو منع المزيد من النشاط وهاتف المنزل.
يتم تشغيل برنامج متخصص لحماية الأعطال في جميع أنحاء الوحدات والأدوات ، وعندما تحدث مشكلة ، تتوقف المركبة وتجعل البيانات تسمى "سجلات الأحداث" إلى Earth. تتضمن السجلات فئات مختلفة من الاستعجال ، وفي أوائل عام 2015 ، أرسلت المركبة المتجولة رسالة تقول بشكل أساسي ، "هذا سيئ جدًا جدًا." شهد التمرين على ذراع المسبار تذبذبًا في تيار كهربائي - مثل دائرة كهربائية قصيرة.
وأوضح موروكيان أن "برنامج Curiosity لديه القدرة على اكتشاف السراويل القصيرة ، مثل قاطع دائرة الخطأ الأرضي الموجود في حمامك ، ما عدا هذا الذي يخبرك" هذا سيء جدًا "بدلاً من إعطائك ضوء أصفر فقط.
نظرًا لأن الفريق لا يمكنه الذهاب إلى كوكب المريخ وإصلاح المشكلة ، يتم إصلاح كل شيء إما عن طريق إرسال تحديثات البرامج إلى المركبة أو بتغيير الإجراءات التشغيلية.
قال فاسافادا: "نحن أكثر حذرًا الآن فيما يتعلق بكيفية استخدامنا لهذه التدريبات ، ولا نتدرب بقوة كاملة في البداية ، لكن نرفع ببطء. إنها تشبه إلى حد ما طريقة قيادتنا الآن ، بشكل أكثر حماسًا ولكن لا تزال تنجز المهمة. لم يكن لها تأثير كبير حتى الآن ".
كما كانت هناك حاجة إلى لمسة أخف على الحفر لأحجار الطين والحجر الرملي الأكثر نعومة التي واجهتها المركبة. وقال موروكيان إن هناك مخاوف من أن الصخور ذات الطبقات قد لا تصمد تحت الهجوم على بروتوكول الحفر القياسي ، ولذلك قاموا بتعديل التقنية لاستخدام "الإعدادات" الأقل التي لا تزال تسمح للحفر بإحراز تقدم كاف في الصخور.
لكن فرص استخدام التدريبات تتزايد مع بدء الفضول في عبور الجبل. يتجول المسبار في ما يسميه فاسافادا "منطقة غنية ومثيرة للاهتمام للغاية" ، حيث يعمل الفريق العلمي لربط السياق الجيولوجي لكل ما يشاهدونه في الصور.
إيجاد التوازن على كوكب المريخ
بينما سمح التحويل في خليج يلونايف للفريق بإجراء بعض الاكتشافات الرئيسية ، شعروا بالضغط للوصول إلى جبل. وقال فاصافادا ، شارب ، لذلك "قدت السيارة مثل الجحيم لمدة عام".
الآن على الجبل ، لا يزال هناك ضغط لتحقيق أقصى استفادة من المهمة ، بهدف جعله يمر على الأقل أربع وحدات صخرية مختلفة - أو طبقات - على جبل. حاد. يمكن أن تكون كل طبقة مثل فصل في كتاب تاريخ المريخ.
"استكشاف جبل. قال فاسافادا ، إن شارب رائعة ، ونحن نحاول الحفاظ على مزيج بين الاكتشافات الرائعة حقًا - والتي تكره أن تقولها - تبطئنا ، وترتفع إلى أعلى الجبل. إن النظر عن كثب إلى صخرة أمامك يعني أنك لن تتمكن أبدًا من الذهاب والنظر إلى تلك الصخرة الأخرى المثيرة للاهتمام هناك. "
قال كل من فاسافادا وموروكيان إنه من الصعب الحفاظ على هذا التوازن كل يوم - للعثور على ما يسمى "الركبة في المنحنى" أو "البقعة الحلوة" للتحسين المثالي بين القيادة والتوقف للعلوم.
ثم هناك التوازن بين التوقف للقيام بمراقبة كاملة مع جميع الأدوات والقيام بـ "علم الطيران" حيث يتم إجراء ملاحظات أقل كثافة.
قال فاسافادا: "نأخذ الملاحظات التي نستطيعها ، ونولد جميع الفرضيات التي نستطيعها في الوقت الحقيقي". "حتى إذا تركنا مع 100 سؤال مفتوح ، فإننا نعلم أنه يمكننا الإجابة على الأسئلة لاحقًا طالما أننا نعلم أننا أخذنا بيانات كافية".
ليس الهدف الأساسي لفضول الفضول هو القمة ، ولكن بدلاً من ذلك منطقة يصل ارتفاعها إلى 1.330 قدمًا (400 متر) حيث يتوقع الجيولوجيون العثور على الحدود بين الصخور التي شهدت الكثير من المياه في تاريخهم ، وتلك التي لم تفعل ذلك. ستوفر هذه الحدود نظرة ثاقبة لانتقال المريخ من كوكب رطب إلى جاف ، مما يسد فجوة رئيسية في فهم تاريخ الكوكب.
لا أحد يعرف حقًا كم سيستمر الفضول ، أو إذا كان سيفاجئ الجميع مثل أسلافه بروح وفرصة. بعد أن تجاوزت "المهمة الرئيسية" لمدة عام واحد على كوكب المريخ (سنتان أرضيتان) ، والآن في المهمة الموسعة ، فإن المتغير الكبير هو مصدر طاقة RTG. بينما ستبدأ الطاقة المتاحة في الانخفاض بشكل مطرد ، لا يتوقع كل من فاسافادا وموروكيان أن تكون في مشكلة لمدة أربع سنوات أخرى على الأقل من الأرض ، ومع "الرعاية" الصحيحة ، يمكن أن تستمر الطاقة لمدة اثني عشر عامًا أو أكثر.
لكنهم يعرفون أيضًا أنه لا توجد طريقة للتنبؤ بالوقت الذي سيستغرقه الفضول ، أو أي حدث غير متوقع قد ينهي المهمة.
الوحش
هل لدى الفضول شخصية مثل المركبات المريخ السابقة؟
قال فاسافادا: "في الواقع لا ، لا يبدو أننا نجعل هذه المركبة تتجول كما فعل الناس بالروح والفرصة". "لم نرتبط بها عاطفياً. لقد درس علماء الاجتماع ذلك بالفعل. " هز رأسه بابتسامة مسلية.
أشار فاسافادا إلى أنه قد يكون له علاقة بحجم الفضول.
قال مستقيماً: "أعتبره وحش عملاق". "ولكن ليس بطريقة متوسطة على الإطلاق."
قال فاسافادا إن ما أصبح يميز هذه المهمة هو تعقيدها ، في كل البعد: العنصر البشري المتمثل في جعل 500 شخص يعملون والتعاون معًا مع تحسين مواهب الجميع ؛ الحفاظ على المسبار آمنًا وصحيًا ؛ والاستمرار في تشغيل عشر أدوات كل يوم ، والتي تؤدي في بعض الأحيان مهام علمية غير مرتبطة تمامًا.
قال فاسافادا: "كل يوم هو" سبع دقائق من الرعب "الخاصة بنا ، حيث يجب أن تسير أشياء كثيرة بشكل صحيح كل يوم. "هناك مليون مشكلة وتفاعلات محتملة ، وعليك أن تفكر باستمرار في كل الطرق التي يمكن أن تسير بها الأمور بشكل خاطئ ، لأن هناك مليون طريقة يمكنك من خلالها الفوضى. إنها رقصة معقدة ، لكن لحسن الحظ لدينا فريق رائع ".
ثم أضاف مبتسما "هذه المهمة مثيرة بالرغم من أنها وحش."
تم نشر "قصص لا تصدق من الفضاء: نظرة من وراء الكواليس إلى المهمات التي تغير نظرتنا إلى الكون" بواسطة Page Street Publishing ، وهي شركة تابعة لـ Macmillan.
