La perseverancia autónoma de la NASA en el Mars Rover ‘toma el volante’

Primer motor de perseverancia de Autonav: La perseverancia depende de las cámaras de navegación izquierda y derecha. La representación que se muestra aquí combina la perspectiva de dos cámaras itinerantes durante el primer viaje del vehículo utilizando AutoNav, la función de navegación automática. Crédito: NASA / JPL-Caltech

El último rover de la agencia está navegando alrededor de Marte utilizando un sistema de navegación automático recientemente mejorado.

El robot de seis ruedas más nuevo de la NASA en Marte, la Perseverance Probe, comienza un viaje épico a través del suelo del cráter en busca de signos de vida antigua. Esto significa que el equipo del rover está profundamente involucrado en la planificación de las rutas de navegación, en la elaboración de las instrucciones que se transmitirán e incluso en el uso de gafas 3D especiales para ayudar a determinar su ruta.

Pero cada vez más, el rover se hará cargo de la conducción por sí mismo, utilizando un potente sistema de navegación automatizado. Llamado AutoNav, este sistema mejorado traza en 3D el terreno frente a usted, identifica peligros y traza una ruta alrededor de cualquier obstáculo sin guía adicional de los controladores en el suelo.

“Tenemos una habilidad llamada ‘pensar mientras conducimos'”, dijo Vandy Verma, ingeniero jefe, planificador de rover y conductor del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “El rover piensa en la conducción autónoma mientras sus ruedas giran”.

Esta capacidad, junto con otras mejoras, puede permitir que Tenacity alcance una velocidad máxima de 393 pies (120 metros) por hora; Su predecesor, Curiosity, equipado con una versión anterior de AutoNav, cubre aproximadamente 66 pies (20 metros) por hora mientras sube al Monte Sharp hacia el sureste.

“Hemos acelerado AutoNav cuatro o cinco veces”, dijo Michael McHenry, líder de movilidad y parte del equipo de planificadores itinerantes del Laboratorio de Propulsión a Chorro. “Estamos conduciendo mucho más lejos en mucho menos tiempo de lo que ha demostrado Curiosity”.

Cuando Perseverance comience su primera campaña científica en los terrenos del cráter Jezero, AutoNav será una característica clave para ayudar a hacer el trabajo.

Este cráter era un lago cuando, hace miles de millones de años, Marte estaba más húmedo de lo que es hoy, y el destino de la persistencia era un delta de un río seco en el borde del cráter. Si la vida se hubiera asentado en Marte desde el principio, es posible que se hubieran encontrado allí signos de ella. El rover recolectará muestras a 9 millas (15 kilómetros) de distancia, luego preparará las muestras para su recolección en una misión futura que las traerá de regreso a la Tierra para su análisis.

“Vamos a poder llegar a donde los científicos quieren ir mucho más rápido”, dijo Jennifer Trosper, quien ha trabajado en cada uno de los rovers de Marte de la NASA y es la directora del proyecto del rover Perseverance de Marte 2020. “Ahora podemos conducir a través de este terreno más complejo en lugar de sortearlo: no es algo que hayamos podido hacer antes”.

El elemento humano

Por supuesto, la persistencia no puede tener AutoNav solo. La participación del equipo de Rover sigue siendo fundamental para planificar y liderar el Camino de la perseverancia. Todo un equipo de profesionales desarrolla una ruta de navegación junto con la planificación de la actividad del rover, ya sea examinando una característica geológica interesante en su camino a su destino o, pronto, muestreando.

Simulación por computadora del primer motor de perseverancia Autonav: Esta simulación por computadora muestra la nave espacial Persevering Mars de la NASA mientras realiza su primer comando utilizando la función de navegación automática, que le permite evitar rocas y otros peligros sin la intervención de los ingenieros en tierra. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Debido al retraso de la señal de radio entre la Tierra y Marte, simplemente no pueden mover el rover hacia adelante usando el joystick. En cambio, escanean imágenes de satélite, a veces usando esas gafas 3D para ver la superficie de Marte en las cercanías del rover. Una vez que el equipo se detiene, envían las instrucciones a Marte y el rover las lleva a cabo al día siguiente.

Las ruedas de perseverancia también se han ajustado para ayudar con la rapidez con que se pueden llevar a cabo estos planes: además de ser un poco más grandes en diámetro y más estrechas que las ruedas de Curiosity, cada una tiene 48 segmentos que parecen líneas ligeramente onduladas, a diferencia de los aparejos con patrón de 24 chevrones de Curiosity. Los objetivos eran ayudar con la tracción y la durabilidad.

Curiosity no pudo con AutoNav debido al problema de desgaste de las ruedas “, dijo Trosper. “Al principio de la misión, encontramos rocas pequeñas, afiladas y puntiagudas que comenzaron a hacer agujeros en las ruedas, y AutoNav no lo evitó”.

El mayor espacio libre del vientre de la persistencia también permite que el rover ruede con seguridad sobre terrenos más accidentados, incluidas rocas de buen tamaño. Las capacidades de navegación automática mejoradas de Perseverance incluyen ENav, o Enhanced Navigation, una combinación de algoritmo y software que permite una detección más precisa de riesgos.

A diferencia de sus predecesores, Perseverance solo puede usar una de sus computadoras para navegar por la superficie; La computadora principal puede dedicarse a muchas otras tareas que mantienen el vehículo saludable y activo.

Este Elemento de Cálculo de Visión, o VCE, guió la perseverancia a la superficie de Marte durante su entrada, descenso y descenso en febrero. Ahora se está utilizando a tiempo completo para mapear el viaje del rover mientras lo ayuda a evitar problemas en el camino.

El rover también rastrea qué tan lejos se mueve de un lugar a otro usando un sistema llamado “odómetros ópticos”. Perseverance toma fotografías periódicamente a medida que se mueve y compara una posición con la siguiente para ver si se ha movido la distancia esperada.

Los miembros del equipo dicen que quieren dejar que AutoNav “tome la iniciativa”. Pero también estarán dispuestos a intervenir cuando sea necesario.

¿Y cómo es conducir en Marte? Los planificadores y conductores dicen que nunca pasa de moda.

“Jesero es increíble”, dijo Verma. “Es un paraíso para los conductores de Rover. Cuando usas gafas 3D, ves más ondas en el terreno. Algunos días, solo estoy mirando fotos”.