NASA’s Perseverance-rover vestigt records op Mars

NASA’s Perseverance Rover-ruimtevaartuig heeft Mars al meer dan 900 sols onderzocht. Het is de meest wetenschappelijk geavanceerde rover ooit, en heeft onze ogen nog verder geopend voor Mars en zijn potentieel om leven te huisvesten. De belangrijkste prestatie van de rover is het voorbereiden van monsters voor de uiteindelijke terugkeer naar de aarde, een belangrijke volgende stap in het begrijpen van Mars.

Maar het kan zijn werk niet doen zonder effectief en efficiënt over het oppervlak van Mars te bewegen. In dit opzicht vestigen Perseverance en zijn automatische piloot enkele serieuze records.

De geautomatiseerde piloot van Perseverance heet AutoNav. Hij werkt samen met een volledig team van menselijke operators. Ze plannen een navigatieroute op basis van interessante geologische vindplaatsen en monsterverzamelingen, en AutoNav vindt zijn weg terwijl hij obstakels vermijdt.

Padplanning is een gedetailleerde activiteit gebaseerd op satellietbeelden van het operatiegebied van de rover, de vloer van de Jezero-krater. Zodra operators een bestemming hebben gekozen, is het aan AutoNav om de beste route tussen obstakels, waaronder rotsen en steile, onstabiele hellingen, te vinden. En AutoNav bewijst dat het zijn taak aankan.

AutoNav is een verbeterde versie van het systeem dat werd gebruikt door de voorganger van Perseverance, MSL Curiosity.

“We hebben het automatische navigatieproces vier tot vijf keer versneld”, zegt Michael McHenry, navigatieveldleider en lid van het team van roverplanners bij JPL. “We gaan veel verder in veel minder tijd dan Curiosity heeft laten zien.” Curiosity heeft zelfrijdende routes gepland tot een lengte van ongeveer 100 meter, terwijl het bijgewerkte Perseverance-systeem veel langere zelfrijdende routes mogelijk maakt.

Doorzettingsvermogen vestigde het record voor een rijafstand van één dag op Mars, toen deze op één enkele Marsdag 347,7 meter (1.140,7 voet) aflegde. Dat is langer dan welke andere rover dan ook, hoewel de vergelijking met MSL Curiosity misschien wat oneerlijk is. Curiosity beklimt Mount Sharp, terwijl Perseverance’s langste dag zich in een relatief vlak, gemakkelijk te doorkruisen gebied van de Jezero-krater bevond. Maar van aangezicht tot aangezicht reikt de volharding nog verder.

Het had ook het record voor de langste vlucht zonder menselijke beoordeling. Dat was 699,9 meter (2296,2 ft) en vond ook plaats op de vloer van de Jezero-krater.

Perseverance is de eerste Marsrover die de eerste 50% van de afstand autonoom aflegt, een prestatie die hij al vroeg in zijn missie behaalde, na 210 sols. De flexibiliteit van het voertuig en de meerdere bedieningsmodi, vooral AutoNav, hielpen het voertuig dit record te bereiken. En het succes ervan duurt voort.

Deze zomer reisde Perseverance door een rotsveld genaamd Snow Drift Peak. Het met rotsen bezaaide gebied demonstreerde de kracht van AutoNav.

“Het was dichter dan alles wat Perseverance eerder was tegengekomen, en het was absoluut gevuld met deze grote rotsblokken”, zegt Del Sisto, plaatsvervangend hoofd van de roverplanning voor Perseverance bij het Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. “We wilden er niet over nadenken, want het zou ons weken hebben gekost. Meer tijd autorijden betekent minder tijd voor de wetenschap, dus we duiken erin.”

Het team plande een rechte route door het obstakelveld – inclusief twee stops om bepaalde rotsen te onderzoeken – die 520 meter lang zou zijn. Na iets meer dan een maand, inclusief wetenschappelijke stops, kwam Perseverance uit het rotsveld tevoorschijn. Het toestel legde uiteindelijk een afstand van 759 meter (2.490 voet) af en een groot deel van de extra afstand werd afgelegd onder begeleiding van AutoNav. Terwijl de rover reisde, identificeerde hij gevaren die vermeden moesten worden en die niet zichtbaar waren op satellietbeelden.

“Als je de sols weghaalt die aan de missiewetenschap zijn toegewezen, kostte de autonome rit slechts zes sols om Snowdrift Peak te doorkruisen, wat waarschijnlijk 12 sols sneller is dan Curiosity,” zei del Sisto. “Natuurlijk weet iedereen in het team dat we dit prestatieniveau alleen hebben bereikt door op de schouders van reuzen te staan. Bijwoner, geest, kansen en nieuwsgierigheid waren de pioniers.

Perseverance heeft zes camera’s die AutoNav helpen zijn weg te vinden. Het heeft twee NavCams, hoog op de mast van de rover gemonteerd als ogen, op ongeveer 42 cm afstand. Het heeft ook vier HazCams of camera’s voor het vermijden van gevaren. Vier ervan bevinden zich voorin de rover, en twee achterin.

Er is een cruciaal verschil tussen AutoNav van Perseverance en de autonome systemen van zijn voorgangers. Het persistentiesysteem kan informatie verwerken tijdens het rijden. Het kan nieuwe beelden vastleggen en verwerken terwijl het over het oppervlak beweegt, dankzij snellere camera’s en krachtigere computers. In feite heeft Perseverance twee computers in zijn navigatiesysteem, en de extra hardware is volledig gewijd aan beeldverwerking.

“In eerdere rovers betekende autonomie vertragingen omdat de gegevens op één enkele computer moesten worden verwerkt”, zegt Marc Memon, vice-president van het robotoperatieteam van Perseverance. “Deze extra computer is waanzinnig snel vergeleken met wat we in het verleden hadden, en als je hem alleen voor autorijden gebruikt, hoef je geen computerbronnen te delen met meer dan honderd andere taken.”

“Snowdrift Peak” staat nu achter Perseverance. Maar er zal zwaarder op AutoNav worden vertrouwd in de vierde en huidige wetenschappelijke fase van de missie, die op 7 september begon. De rover is op weg naar een gebied dat overvloedige hoeveelheden carbonaten bevat, die aanwijzingen bevatten over de milieugeschiedenis van Mars, en misschien zelfs sporen van oude microben hebben bewaard.

Maar om dit bewijsmateriaal te onderzoeken, wordt hij geconfronteerd met meer obstakels. Er zijn zandduinen, hoge kliffen, gebroken rotsen en zelfs archeologische kraters.

Kan AutoNav de uitdaging aan?

“Dit nieuwe terrein zal zeker voor wat problemen zorgen bij ons en AutoNav”, aldus Memon. “Maar dit is waar de wetenschap is. We zijn er klaar voor.”