Náhodným pozorovatelům může přistání roveru na Marsu připadat jako stará zpráva, věřte tomu nebo ne. Zvláště po všech úspěších NASA. Ale mnozí si pravděpodobně neuvědomují tzv. Marsova kletba. Faktem je, že mnoho kosmických lodí, které se tam pokoušejí přistát, selže a havaruje.
Další, kdo pohání rukavici Mars Curse, je rover Perseverance od NASA. Pokusí se o své dlouho očekávané přistání Kráterové jezero dne 18. února. Lidé z NASA dali roveru Perseverance několik jemně vyladěných nástrojů, aby se bezpečně dostal na povrch Marsu a porazil kletbu Marsu.
'Takže pokud přistanete na jednom z těchto nebezpečí, mohlo by to mít katastrofální následky pro celou misi.'
Andrew Johnson, hlavní inženýr robotických systémů v JPL NASA
Rover Perseverance přistává v kráteru Jezero, protože NASA si myslí, že tam může dělat nejlepší vědu. Cílem mise je hledat známky starověkého života a sbírat vzorky pro potenciální návrat na Zemi. Kráter Jezero je prastaré vyschlé dno paleo-jezera. Obsahuje jak zachovalé sedimenty, tak deltu. Podle NASA je kráter jednou z „nejstarších a vědecky nejzajímavějších krajin, které Mars může nabídnout“. Vědci si myslí, že pokud existují nějaké fosilizované důkazy o starověkém životě, mohou je najít v Jezeru.
Kráter Jezero na Marsu je místem přistání roveru NASA Mars 2020. Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech/ASU
Ale je také nebezpečné přistát.
„Jezero je široké 28 mil, ale v rámci této rozlohy existuje mnoho potenciálních nebezpečí, se kterými by se mohl rover setkat: kopce, skalní pole, duny, stěny samotného kráteru, abychom jmenovali jen některé,“ řekl Andrew Johnson, ředitel. inženýr robotických systémů v laboratoři Jet Propulsion Laboratory NASA v jižní Kalifornii. 'Takže pokud přistanete na jednom z těchto nebezpečí, mohlo by to mít katastrofální následky pro celou misi.'
Asi 60 % všech kosmických lodí vyslaných na Mars selže. Vytrvalost využije to, co je známé jako „ Terénní relativní navigace “ (TRN), technologie poprvé použitá v řízené střely , aby se předešlo stejnému selhání. V širším pojetí se TRN skládá ze dvou prvků: palubní mapa přistávací plochy s nadmořskými výškami a nebezpečími a navigační kamera. Když se Perseverance blíží k přistávací elipse, kamera porovnává své snímky v reálném čase s palubní mapou a přikazuje raketám přistávacího modulu, aby nasměrovaly plavidlo pryč od známých nebezpečí.
Celkově je autonomní přistávací systém roveru známý jako „systém vize přistání“ nebo LVS.
„Pro Mars 2020 použije LVS informace o poloze, aby zjistila, kde je rover vzhledem k bezpečným místům mezi těmito nebezpečími. A na jednom z těchto bezpečných míst je místo, kde rover přistane,“ vysvětlil Johnson v a tisková zpráva .
Tento typ systému je již nějakou dobu ve vývoji. NASA OSIRIS-REx použil jeden při svém riskantním manévru sběru vzorků na asteroidu Bennu. Tento systém se nazýval Natural Feature Tracking (NFT) a efektivně vedl kosmickou loď dolů k Bennuově balvany posetému povrchu. OSIRIS-REx mise byla úspěšná a vzorky by měly na Zemi dorazit v září 2023.
Ale systém, jako je Perseverance, nepřijde bez velké tvrdé práce a času. Vyvíjí se několik let a doufejme, že se veškerý vývoj a testování vyplatí.
Prototyp systému Lander Vision System pro projekt NASA Mars 2020 byl testován 9. prosince 2014 při letu vozidla „Xombie“ společnosti Masten Space Systems v leteckém a vesmírném přístavu Mojave v Kalifornii. Obrazový kredit: NASA/Foto: Tom Tschida
Swati Mohan je vedoucí operací navádění, navigace a řízení pro Mars 2020 v JPL. První dvě fáze testování byly hardware a simulace a obě byly provedeny v laboratoři. V tiskové zprávě Mohan řekl: „Tam testujeme všechny možné podmínky a proměnné. Vakuum, vibrace, teplota, elektrická kompatibilita – podrobili jsme hardware jeho tempu.“
Jakmile bude hardware podroben veškerému zkoumání, je čas na simulace. „Potom pomocí simulace modelujeme různé scénáře, se kterými se mohou softwarové algoritmy setkat na Marsu – příliš slunečný den, velmi tmavý den, větrný den – a zajišťujeme, aby se systém choval podle očekávání bez ohledu na tyto podmínky,“ řekl Mohan.
Poté byl systém připraven k letovým zkouškám. Ale ne autonomně. Místo toho byl testován na vrtulníku, kde byl použit k odhadu výšky a polohy vrtulníku.
Tento obrázek ukazuje kráter Jezero – místo přistání roveru Mars 2020 Perseverance – tak, jak mohl vypadat před miliardami let na Marsu, když to bylo jezero. Vstup a výstup jsou také viditelné na obou stranách jezera. Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech
„To nás dostalo do určité úrovně technické připravenosti, protože systém mohl monitorovat širokou škálu terénu, ale neměl stejný druh sestupu, jaký bude mít Perseverance,“ řekl Johnson. 'Bylo také potřeba předvést LVS na raketě.'
Systém LVS byl opakovaně testován v terénu na raketě . Tato raketa, Masten Space System Xombie, sloužila jako testovací lože pro LVS od roku 2014. Tyto testy financoval program NASA Flight Opportunities Program.
'Testování rakety položilo v podstatě všechny zbývající pochybnosti do klidu a kladně odpovědělo na kritickou otázku pro provoz LVS,' řekl Nikolas Trawny z JPL, inženýr systémů řízení užitečného zatížení a polohování, který úzce spolupracoval s Mastenem na polních testech v roce 2014. 'Tehdy jsme věděli, že LVS bude fungovat během vysokorychlostního vertikálního sestupu typického pro přistání na Marsu.'
„Testování, které má Flight Opportunities poskytovat, bylo v té době v rámci NASA skutečně bezprecedentní,“ řekl Johnson. 'Ale ukázalo se, že je to tak cenné, že se nyní očekává, že bude provádět tyto typy letových testů. Pro LVS byly tyto raketové lety vrcholným kamenem našeho úsilí o vývoj technologií.“
„A jakmile dostaneme signál z roveru, který říká: ‚Přistál jsem a jsem na stabilní zemi‘, můžeme slavit.
Swati Mohan, vedoucí operací navádění, navigace a řízení pro Mars 2020 v JPL.
Systém LVS je složitý. Nejen, že dokáže navést rover Perseverance na povrch, ale dokáže to udělat tím nejhospodárnějším způsobem. Palivo pro rakety landeru je samozřejmě omezené, takže je opravdu jen jedna šance, jak to udělat správně. Celkově byl systém úspěšně otestován a nyní je jen několik dní od skutečného řešení: přistání v kráteru Jezero.
Ale i přes veškeré důkladné testování autonomního systému může dojít k překvapení. Skutečný život je vždy jiný než simulace, a přestože NASA důvěřuje systému, budou stále připraveny reagovat a přizpůsobit se jakýmkoli problémům nebo měnícím se podmínkám.
„Skutečný život vám vždycky může přihodit křivé koule. Takže během plavby budeme vše monitorovat, kontrolovat napájení kamery a ujistit se, že data tečou podle očekávání,“ řekl Mohan. „A jakmile dostaneme signál z roveru, který říká: ‚Přistál jsem a jsem na stabilní zemi‘, můžeme slavit.