Evropský software pro pohyb po Marsu

Než se nějaká sonda pošle do vesmíru, musí se důkladně prověřit. Nejde přitom jen o hardware, ale i o programové vybavení. Rover pro blížící se a toužebně očekávanou misi ExoMars 2020 bude vybaven navigačním softwarem, který byl před nedávnem vyzkoušen v praxi. Skutečné vozítko bude brázdit rozmanité povrchy marsovské lokality Oxia Planum, kde bude vrtat až do hloubky dvou metrů pod povrch, aby mohlo pátrat po stopách dávného života, které se mohly uchovat pod dostatečně silnou vrstvou materiálu. Aby si vozítko poradilo s náročnými podmínkami marsovského povrchu, bude vybaveno pokročilým programem pro vizuálně založenou navigaci.

Zkušební rover ExoTeR v testovacím areálu Planetary Utilisation Testbed alias Mars Yard v Technologickém středisku Evropské kosmické agentury.

Zkušební rover ExoTeR v testovacím areálu Planetary Utilisation Testbed alias Mars Yard v Technologickém středisku Evropské kosmické agentury.
Zdroj: https://www.esa.int

Testovací exemplář roveru je konstrukčně zjednodušený a jeho rozměry jsou oproti originálu poloviční. Označuje se jako ExoTeR, což je zkratka anglického názvu ExoMars Testing Rover (testovací vozítko pro ExoMars). Při zkouškách měl za úkol se pohybovat přes písečné lokality a červené kameny na speciální lokalitě zvané Planetary Utilisation Testbed. Jde v podstatě o maximálně věrnou napodobeninu povrchu Marsu – však se jí také přezdívá Mars Yard. Tato testovací oblast je součástí technologického střediska Evropské kosmické agentury ESTEC, kde spadá pod zdejší Laboratoř planetární robotiky. Dovolím si připomenout, že Mars Yard mohou na vlastní oči vidět i návštěvníci každoročního dne otevřených dveří tohoto areálu.

Rover to neměl jednoduché. Musel důkladně vyhodnotit okolní prostředí a vybrat nejlepší cestu. Přesto si vedl skvěle – pohyboval se rychlostí dva metry za minutu. Musíme ale na rovinu přiznat, že tato rychlost byla několikanásobně vyšší než ta, kterou bude využívat skutečný rover na Marsu. U něj se očekává pohyb rychlostí zhruba 100 metrů za den.

Zkoušky navigačního softwaru trvaly dva dny a podílelo se na nich hned několik inženýrů, kteří mají v ESA na starost robotiku. Společně s nimi se na zkouškách podíleli i odborníci z francouzské kosmické agentury CNES. Ti mají s autonomní navigací vozítek více než dvacetileté zkušenosti. Ty se podařilo přetavit do programu AutoNav, který se u roveru ExoTeR věnoval řízení.

Software během zkoušek roveru ExoTeR.

Software během zkoušek roveru ExoTeR.
Zdroj: https://www.esa.int

Během roku 2017 byl ExoTeR předán italskému středisku ALTEC, které je velínem pro monitoring a řízení vozítka ExoMars. Týmy specialistů tak měly možnost zkoušet všechny potřebné postupy s pokročilým exemplářem vozítka. V průběhu prosince se vozítko vrátilo do ESTECu, kde se dočkalo vylepšení v podobě autonomních navigačních algoritmů. Následoval navigační test, který měl potvrdit, že software fungoval správně.

ExoTeR se celkově docela dost nacestuje – nyní jej čeká návrat do Itálie. Řídící tým ALTEC bude mít možnost nasbírat zkušenosti s nově přidanou funkcí autonomní navigace. Vzhledem ke značné vzdálenosti mezi Zemí a Marsem kolísá délka cesty signálu rychlostí světla mezi 4 a 24 minutami. Tím pádem je přímé řízení velmi nepraktické. Místo toho bude vozítko schopné učinit vlastní rozhodnutí.

Digitální mapa okolního terénu vytvořená během zkoušek roveru ExoTeR.

Digitální mapa okolního terénu vytvořená během zkoušek roveru ExoTeR.
Zdroj: https://www.esa.int

Místo toho, abychom mu posílali kompletní trajektorii bez rizik, kterou by mělo vozítko následovat, nám autonomní navigace umožní poslat mu pouze cílový bod,“ vysvětluje Luc Joudrier, inženýr robotiky Evropské kosmické agentury a dodává: „Vozítko si vytváří digitální mapu svého okolí a vypočítává, jak nejlépe dosáhnout cílového bodu. Při prohlížení této mapy se snažíme zjistit, zda bude vozítko ve všech fázích v bezpečí, nebo zda není nějaký kámen moc vysoký, nebo svah moc příkrý. Rover vychází z lokální navigační mapy a vypočítá si bezpečnou cestu k cíli. Pak se začne pohybovat podél vytyčené trajektorie. Na jejím konci zopakuje celý proces mapování okolí pro další pohyb. Je to podobné jako lidská chůze. Rozhlédneme se a rozhodneme se, kam chceme jít. Při chůzi samotné se díváme pod nohy a pokud je to potřeba, změníme dráhu, abychom se vyhnuli překážkám. Jakmile najdeme a vybereme cestu bez překážek, ujistíme se, že ji můžeme sledovat až do cíle.

Detail kamer roveru ExoTeR na vyvýšeném stožáru.

Detail kamer roveru ExoTeR na vyvýšeném stožáru.
Zdroj: https://www.esa.int

Vozítko ExoTeR, stejně jako vozítko ze skutečné mise ExoMars, je vybaveno stereo navigačními kamerami, které bychom našli na vyvýšeném stožáru. Jejich úkolem je vytvářet mapu digitálního převýšení okolního terénu. Při pohybu vpřed kamery na přední části těla neustále kontrolují celkový postup. Sledování pohybu na základě vizuálních podnětů funguje lépe než jednoduché měření otáčení kol vozítka. Ve hře je totiž možnost prokluzu koleček a tím pádem by vznikl rozdíl mezi předpokládanou a reálně ujetou vzdáleností. Však už se v minulosti stalo, že vozítko na Marsu zajelo do písku a otáčení kol jej neposouvalo vpřed, ale zahrabávalo jej stále hlouběji.

Testovací vozítko ExoTeR se nyní přesune do Itálie – po instalaci autonomního navigačního softwaru je již letové programové vybavení prakticky kompletní – čeká jej již jen závěrečná certifikace. Závěrečný letový software mise ExoMars 2020 budou ve skutečnosti tvořit dvě sady autonomního navigačního softwaru – druhou vyvinuli specialisté z britské firmy Airbus. „Tato kombinace by měla roveru přidat potřebnou flexibilitu,“ říká Luc Joudrier a dodává: „Vycházíme z možnosti, že se při skutečné misi ukáže, že jeden z programů si dokáže se skutečným složitým terénem poradit lépe, druhý naopak může fungovat lépe v jednodušších podmínkách.“

Zdroje informací:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/images/2019/01/exoter_rover/19194820-1-eng-GB/ExoTeR_rover.jpg
https://www.esa.int/…/2019/01/esa_mars_yard/19194857-1-eng-GB/ESA_Mars_Yard.jpg
https://www.esa.int/…/01/software_under_test/19195391-1-eng-GB/Software_under_test.jpg
https://www.esa.int/…/01/digital_elevation_map/19195166-1-eng-GB/Digital_elevation_map.png
https://www.esa.int/…/19194894-1-eng-GB/Mast-mounted_navigation_cameras.jpg

Evropský software pro pohyb po Marsu, 5.0 out of 5 based on 12 ratings
Pin It
(Visited 2 067 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (12 votes cast)
(Visited 2 067 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


11 komentářů ke článku “Evropský software pro pohyb po Marsu”

  1. Tomas Mik napsal:

    Zajimavy clanek,dekuji.

  2. Alois napsal:

    Nejprve je ale nutno na Marsu bez poškození přistát. Jelikož obecný názor na přistání na Marsu říká, že je velice obtížné a oběma aktérům se dosud nezdařilo, Rusům 4x a Evropě 2x, není vůbec jisté, že rover pečlivě připravený a vyzkoušený sofware vůbec uplatní. Pikantností roku 2020 bude, že se o svůj první let k Marsu a současně i první přistání a první rover bude snažit i Čína, což enormně navyšuje tlak na misi ExM.

    • maro napsal:

      Ale prdlajs. O žádný tlak na misi nejde. Je to všechno ještě strašně na vodě. Navíc ty rovery jsou sice krásné, ale z hlediska vlivu na vývoj lidstva nebo usazení se na Marsu zatím absolutně nicotné. Sice tu projela jakási vlna o kolonizaci Marsu, ale to je všechno tak strašně daleko, že nějaké dva nebo čtyři další roky nemají žádný vliv. Navíc poslední zprávy z TGO, která nenachází metan v atmosféře Marsu, jsou pořádnou ranou do týla všem optimistickým plánovačům vůbec nějaké Marsovské kolonizace.
      Ta informace, že je na Marsu metan pocházejí od roveru Curiosity a už to docela vypadá, že může jít o falešnou stopu, a že ten detekovaný metan může vycházet ze samotné Curiosity.
      https://www.iflscience.com/space/methane-detected-mars-may-not-be-martian/

      • Dušan Majer napsal:

        Spíše se zdá, že podíl metanu je vázán jen na určité lokality a navíc v průběhu roku kolísá.

      • Vojta napsal:

        K čemu je ohledně kolonizace Marsu informace o tom, zda tam je nebo není metan? Metan měl být jen markerem ohledně přítomnosti života nebo nějakých geologických dějů. Že je metanu moc malá koncentrace na to, aby se dal použít jako palivo, se ví už od Vikingů. Palivo má být vyráběno z vody a oxidu uhličitého.

      • Spytihněv napsal:

        Rovery možná nemají vliv na vývoj lidstva atd…, ale pokud je někomu jedno, zda se poletí 2020, 22 nebo 24 a nebo vůbec, tak je asi na špatném webu 🙂 Tlak na start v příštím roce samozřejmě je, protože další odklad by ExoMars třeba nemusel přežít. Takže všechny zúčastněné strany ať hezky máknou. Většina z nás chce vidět na Marsu čilý provoz.

  3. hansnasa napsal:

    Dle mého skromného názoru bylo rozhodnutí o spolupráci s Rusy kritická chyba.Jen moc doufám,že se mýlím a vše dopadne na jedničku.

    • Dušan Majer napsal:

      Po odstoupení NASA neměla ESA prakticky jinou možnost. Také věřím v dobrý průběh.

      • hansnasa napsal:

        Myslím,že by se měla ESA pomalu,ale jistě zajímat o nosiče z flotily SpaceX.Vyšlo by to mnohem levněji a tím pádem by zbyly peníze na další mise.Jenže všichni víme,že to takhle u těchto organizací nefunguje.

        • Dušan Majer napsal:

          Tady nejde jen o nosič. navíc v době, kdy se upekla tahle spolupráce s Ruskem nebyla SpaceX výjimečná.

Zanechte komentář