A babona szerint ahhoz, hogy egy házasság jól sikerüljön, a menyasszonynak az esküvőn viselnie kell valami régit és valami újat, és nem árt, ha van rajta valami kék is. Amikor a NASA többszöri halasztás után július 30-án végre útjára bocsátotta a Mars felé a Perseverance-t (a név magyarul kitartást, állhatatosságot jelent), gondoskodott arról, hogy a Persy becenévre hallgató marsjáró úti csomagjából e fontos összetevők egyike se hiányozzon.
Jó az öreg a háznál
A régit és a kéket egy IBM PowerPC fokozottan sugárzásálló változata képviseli, amit a Motorola és az IBM tervezett, és korábban műholdakban, repülőelektronikai rendszerekben használtak. Számítási teljesítménye nagyjából megegyezik a korai Pentiumokéval: ez a rendszer fogja kezelni a marsjáró teljes repüléselektronikai architektúráját, amit a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) tervezett és programozott. Hogy a tudósok miért folyamodtak ilyen élemedett korú megoldáshoz? A JPP repülőmérnöke, Richard Rieber azzal magyarázza döntésüket, hogy az űrhardverek esetében a megbízhatóság az egyik legfontosabb szempont, és a RAD750 már több száz küldetésben bizonyított.
Az RAD750 tandemben fog dolgozni több FPGA (field programmable gate array, a felhasználási helyen programozható logikai kapumátrix) számítógéppel, közösen látják el a hajtómű, a kerekek, a felfüggesztés és a kamerák vezérlését. Az egyik FPGA számítógép, egy szintén korosnak mondható Virtex-5 fogja levezényelni a leszállást, majd a sikeres landolás után a NASA mérnökei a Földről képfeldolgozási feladatokra programozzák át.
Felkészül a mesterséges intelligencia
Az egytonnás robotikus űrjárgány poggyászában az újat azok a gépi tanulási és orbitális képfeldolgozási technológiák jelentik, amelyek segítségével a NASA szakemberei a fellövés előtti hónapokban feldolgoztak minden egyes sziklát és krátert a szóba jöhető landolási helyszíneken, hogy kiválasszák azt a helyet, ahol a marsjáró a legbiztonságosabban érheti el a bolygó felszínét.
A felkészülés során a JPL csapata a rendelkezésre álló felvételek és különböző szimulációs programok segítségével alaposan kielemezte a felületi térképeket, kiszámította az emelkedőket és lejtőket, majd létrehozott egy 5000 lehetséges leszállási pontot tartalmazó modellt, amely tartalmazta az összes szempontot és bizonytalansági tényezőt, nehogy a marsjáró már küldetése első perceiben kudarcot valljon.
A Perseverance ötször olyan gyorsan mozog, mint elődje, a Curiosity, ám a megnövekedett sebesség fokozott követelményeket támaszt az automatikus vezető és navigáló (AutoNav) rendszerrel szemben. A hatékonyabb önvezetés révén a tudósok sokkal több információt gyűjthetnek a kutatási területről, nagyobb adatmennyiség feldolgozásával hozhatják meg döntéseiket, és könnyebben tudják elkerülni a roverre leselkedő veszélyeket.
A fejlett autonóm képességek azért is életbe vágóak a vörös bolygón, mert a Perseverance-t vezérlő utasításokat naponta egyszer tudják elküldeni az egységnek (egy marsi nap 39 perccel hosszabb a földinél). A marsjáró és a Föld közötti üzenetváltás a Deep Space Networkön keresztül zajlik, a jeleket pedig a 2005-ben fellőtt Mars Reconnaissance Orbiter űrszonda antennája továbbítja. (Ez a szonda a Mars körül kering, és elsősorban fényképeket készít a vörös bolygó felszínéről, de most a Perseverance küldetésébe is besegít.) Rieber szerint a kutatók minden nap megadják majd a marsjárónak a másnapi teendőket, és a lista összeállításakor figyelembe veszik azokat a felszíni nehézségeket is, amelyekkel a jármű előző nap szembesült.
Képfeldolgozás a Marson
A több elemből álló kamerarendszer szintén jelentős előrelépés az Opportunity egy megapixeles fekete-fehér CCD-egységeihez képest, amelyek 2011-ben léptek szolgálatba, és 2018-ban váltak működésképtelenné, amikor egy hatalmas marsi homokvihar miatt a napelemes panelek nem tudták feltölteni az egység akkumulátorait. A Perseverance kamerái 20 megapixeles, színes CMOS szenzorokat tartalmaznak, a lencsék vízszintes látószöge pedig kilencven fokos, a kamerarendszer így az árboc elforgatása nélkül is remekül belátja a marsjáró előtti teret.
A kamerák által gyűjtött képeket ugyanaz a Virtex-5 FPGA dolgozza fel, amely az újraprogramozás előtt a Perseverance leszállását fogja irányítani. A gép 1,5 másodperc alatt értékeli ki a sztereóképeket, a nagyfelbontású kamerák képe így már akkor átesik egy előzetes feldolgozáson, amikor a jármű még mozgásban van.
Minden felfedezőnek szüksége van segítőtársra. Percy esetében ez egy robotikus helikopter. Az Ingenuity (a név jelentése: leleményesség) a Perseverance landolása után felderítéseket végez majd, vezetési útvonalakat tekint át, és leszállítási helyszíneket keres későbbi Mars-expedíciók számára. A drón 3-10 méter magasságban repül a felszín fölött, és repülésenként mintegy háromszáz métert tesz meg, miközben folyamatosan kommunikál a Perseverance-szel.
Kőzetminták az utókornak
A rover azonban nem csupán részletes fényképekkel és a felszín feltérképezésével fogja majd segíteni a NASA kutatóit, hanem a talajból és a sziklákból vett mintákkal is. Az összegyűjtött föld- és kőzetminták tárolóba kerülnek, és később másik küldetés fogja visszaállítani őket a Földre. A cél nem pusztán a Mars múltjának felderítése és az egykori mikrobiális élet nyomainak felkutatása: a leletek feldolgozásával a kutatók szeretnék megtalálni azokat az ideális helyszíneket, ahol a későbbiek során a laboratóriumok és a telepesek szálláshelyei felépülhetnek a Marson.
Bár a Perseverance kamerái és fedélzeti számítógépei számos feldolgozási feladatot már a helyszínen elvégeznek, a marsjáró által gyűjtött adatok legnagyobb része a Mars Reconnaissance Orbiter és a Deep Space Network segítségével a Földre, egészen pontosan az Amazon szervereire és a JPL rendszereire kerül tovább.
A földi tudósok és a mérnökök a beérkezett adatok gyors feldolgozásával meghatározzák a Perseverance másnapi programját, útvonalát és munkatervét. A szimulációk és elemzések lefuttatása után az utasítások bináris csomag formájában a Deep Space Network és a kommunikációs műhold közreműködésével visszajutnak a marsjáróhoz, majd következő nap az egész kezdődik elölről.
Eseményvezérelt küldetés
A kiértékelés során hatalmas munkát kell rendkívül rövid idő alatt elvégezni, állítja Guy Pyrzak, a JPL adatrendszerekért felelő vezetője. A marsjáróról érkező anyag nagyrészt figyelmeztető és hibaüzenetek, illetve a sikeres végrehajtást nyugtázó jelzések kusza halmaza, ezekből hámozzák ki szoftverek segítségével a lényeges elemeket. Ezután a fényképek felhasználásával integrált helyszínrajzot hoznak létre: a fotókat 3D hálón rendezik el, amely sokfajta egyéb információt is tartalmaz a vonatkozó területről, és összességében VR- (virtuálisvalóság-) képet alkot a felszínről.
A JPL franciaországi, norvégiai és amerikai kutatóinak naponta nagyjából egy órájuk lesz arra, hogy a feldolgozott és összesített információk elemzésével megállapítsák, a marsjáró megfelelően működik-e, vagy bajban van, és a mérnökök ennek alapján döntik el, hogy a Perseverance alkalmas-e a kijelölt feladatok elvégzésére.
Ez az eseményvezéreltség jelenti a mostani küldetés egyik legfontosabb nóvumát, állítja James Kurien, a JPL földi adatrendszerekért felelő vezetője. Folyamatos adatáramlás van a marsjáró és a földi szakemberek között, és a marsjáró által szolgáltatott információk alakítják a Perseverance mindenkori programját. Ami a már említett gépi tanulást illeti, a Perseverance missziója ennek is nagy próbája lesz. A fellövést megelőzően a NASA kutatói a gépi tanulás többfajta formájával kísérleteztek, de mivel a Perseverance olyan területek felkutatására indul, ahol ember alkotta jármű még nem járt korábban, nagy kérdés, hogy a Földön begyakoroltak mire lesznek elegendőek ebben a teljesen idegen világban.
