Да си поиграем на марсоходи в реално време

Планетоходите са скъпи и сложни апарати. Те струват много милиони долари, а общата цена на мисията по тяхното изпращане може да достигне дори милиарди. Затова с тях трябва да се работи изключително внимателно.

Пропадането в слабата повърхност е много лесно, а забавянето между картината, постъпваща към наземния оператор, и командите, които той дава на марсохода, се разтеглят в минути, тъй като скоростта на светлината още не може да се заобиколи.

В резултат планетоходите, повтаряме, се управляват ужасно бавно и изключително нежно, поради което „Кюриосити” често преодолява едва 200-300 метра на месец. И как иначе, ако пътят му минава през пясъчни дюни, всяка от които трябва да се заобикаля, за да не повтори той съдбата на марсохода Spirit, заседнал в една от тях завинаги.

Не става дума само за това, че трудностите със закъснението на сигналите здраво забавят придвижването и така снижават резултатността от мисията. Бъдещите апарати, предвидени за изпращане на Титан и Европа, ще се озоват много по-далече от Земята от „Кюриосити”. С каква скорост ще се придвижват те – метър на ден?

По неволя започваш да се съмняваш в известната максима на Г. Гречко, според която човек няма място в такива експедиции… Още повече че космонавтът би стигнал от мястото на кацане на марсохода до крайната му цел за няколко часа, а не за цяла година.

Новата система за управление на такива апарати, създавана в Лабораторията за реактивно движение на НАСА, е съсредоточена върху увеличаването на скоростта на придвижване с помощта на алгоритми, предсказващи взаимодействието на планетохода с видимите на камерата препятствия.

Програмата, с чиято помощ се „изчисляват” възможните препятствия и се планират пътищата за тяхното заобикаляне, формира модела на местата, през които се движи роувърът. Ориентирайки се по нея, специалистът, управляващ апарата, може да оцени това, което се случва в него виртуално, в момента, когато реалната машина още не е започнала движение към потенциално опасното място, и как да ръководи далечната техника „тук и сега”, почти както би го направил от околомарсианска орбита:

„Вие реагирате по-бързо и планетоходът остава активен през повечето време”, кратко сумира възможностите на новата програма Джеф Норис от Лабораторията за реактивно движение.

Между Марс и Земята един цикъл на връзка може да продължи до 40 минути. Но това не е всичко: спътниците на Марс са малко и изпращането на сигнали не може да бъде прекалено често, още повече на повърхността на планетата се намира марсоходът Opportunity, с който също трябва да се „преговаря”.

В резултат днес дългият набор команди се изпраща към телеуправляемия робот веднъж дневно и когато апаратът изпълни всички, то просто спира, за да не попадне случайно на някоя нова местност, която земните оператори още не са разгледали.

Същото събиране на образци в тази ситуация изглежда доста комично. В първия ден „Кюриосити” получава команда да се придвижи към интересен камък с еди-колко си метра. След това се проверява какво разстояние е останало до обекта. На следващия ден апаратът получава заповед да постави манипулатора си върху камък, след това се оглежда добро ли е захващането и чак след това се започва пробиване или се използва друг инструмент.

В програмата, моделираща придвижването на апарата, пред самия него сякаш ходи неговият „призрак” – симулиран роувър в своето близко бъдеще. В този случай, когато се отправи на дълго 100-метрово пътешествие до интересуващ учените камък, марсоходът може да се натъкне на нещо по-важно. Използвайки „призрака”, това може да се предвиди и да се пристъпи към изследване веднага, без да се чака изпълнение на предходната команда.

Отработването на такива решения с истински марсоход е прекалено скъпо удоволствие, затова специалистите от НАСА са разработили видеоигра, в която се съревновават в управление на роботи с аватар, с всичките му закъснения във времето и местности, напомнящи трасе за слалом.

Изглежда, не е съдено да се разкрие целият потенциал на системата за управление със сегашните марсоходи – спътниците за връзка са малко, а каналите за комуникация просто не са били предвидени за новите методи на управление.

Но при операции на Луната или астероид – а изследването на подобни тела влиза в плановете на НАСА – такива алгоритми може радикално да ускорят нещата и да позволят да се обхване доста голяма част от изучаваното небесно тяло.

Източник: Wired