Astronautika: misije

Pošto novi Nasin rover 'Perseverance' uskoro sleće na Mars, ovo je poslednja šansa da se podsetimo na težak put s kojim je bio suočen sadašnji rover, 'Curiosity'. Iako je napravljen besprekorno, pravo čudo tehnike i elektronike, pokvario se – i to opasno – već posle 6 meseci rada na Crvenoj planeti! I što je najgore, nije mu se pokvario točak već – mozak! Kako je to rešeno? Da li je NASA nešto naučila?

1
Prvi selfi rovera od novembra 2012, samo četiri meseca nakon što je robot sleteo na Crvenu planetu. Kako roveri prave ovakve slike i šta fali na ovoj slici, opisao sam u ovoj priči.

Svaka avantura, a naročito kosmička, nosi svoje rizike. U to vreme ganc-novi rover 'Curiosity' pretrpeo je početkom februara 2013. prvi ozbiljan kvar misije, kada je utvrđeno da glavni računar ne šalje zabeležene podatke na Zemlju. Nakon analize statusa rovera, kontrolori misije su utvrdili da glavni računar, poznat takođe i kao 'pilot', odbija da se prebaci u safe mode preko noći, kao što se očekivalo, zbog oštećenja u memoriji.

2
Panorama roverove lokacije u to vreme. (NASA/JPL/MSSS/James Sorenson).

U bilo kojoj drugoj misiji, ovakav bi kvar glavnog računara izazvao pravu dramu, ali srećom 'Curiosity' je bio opremljen s dva potpuno redundantna glavna računara, upravo da bi se izbegli problemi ovakve vrste. Kao rezultat toga, 28. februara, zemaljska kontrola je izdala naredbu za prebacivanje računara sa 'sistema A' u 'sistem B'. Tokom prebacivanja, rover je bio uveden u 'uspavani' režim, tako da su sve naučne operacije morale biti obustavljene. Nekoliko dana kasnije, kontrolori su aktivirali roverove sisteme kako bi ih vratila u operativno stanje, što je iz sigurnosnih razloga trajalo nekoliko dana – aktivni status je otpočeo 4. marta. Zanimljivo je bilo da to nije bio prvi put da 'Curiosityjev' bekap računar komanduje misijom, jer je bio angažovan u upravljanju svemirskom letilicom tokom faze krstarenja od Zemlje do Marsa.

Isti problem s računarom se ponovio krajem marta, ali sve je sređeno 25. marta 2013.

3
Elementi roverovih računara. Zbog maksimalne mehaničke i termo-zaštite, kao i od zračenja, smešteni su u središte korpusa rovera.

Dva funkcionalno identična 'Curiosityjeva' računara su mogla da kontrolišu sve brodske sisteme, iako neki – poput sistema navigacionih kamera – imaju specifičnu redundanciju kako bi im osigurala rad s bilo kojim od dva računara. Iz tog razloga, prebacivanje na sistem 'B', nazvan 'kopilot', uslovio je da je 'Curiosity' počeo da koristi redundantni par kamera Navcam i dva para Hazcama, koje do tada još nisu bile korišćene na površinu Marsa.

4
Svaki računar, koje pokreće operativni sistem u real-timeu VxWorks, ima glavni procesor RAD750(poboljšana verzija procesora koji sui leteli sa 'Opportunityjem' i 'Spiritom'), modifikovani PowerPC 750 tako da može da podnese visoki nivo ubistvene kosmičke radijacije. Procesor, koji je izradila kompanija 'BAE Systems'iz Manassasa (SAD), radi na maksimalno 200 MHz i ima 2 GB flash memorije, 256 MB DRAM memorije i 256 kB EEPROM memorije. Sposoban je izdržati doze zračenja milion puta veće od onih koje se smatraju opasnima za čovjeka (1000 greja) i temperatura između -55º i 70ºC.

Svaki od dva roverova RCE računara povezan je sa setom od 6 inženjerijskih kamera (2 Navcama i 4 Hazcama), tj. ukupno 12 kamera. Inženjerijske kamere nisu unakrsno povezane, što znači da jedan RCE može da komunicira samo sa onih 6 sa kojima je povezan. Na slici su prikazane lokacije kamera, a levo/desno je označeno sa slovima L/R, a računari sa A/B.

5
RAD750 
Single Board Computer.

6
Izgled rovera odozgo, sa skinutom oplatom. Vidi se njegova složena unutrašnjost, a dva 'mozga' (RCE) se nalaze u gornjem redu. Rover ima dva litijum-jonska akumulatora koja se pune nekoliko puta dnevno. Oni daju struju kada pik roverovih aktivnosti prevazilazi standardnu proizvodnju atomskih generatora (MMRTG) od oko 100 W. Pre svakog takvog ciklusa punjenja, računari bivaju zbog predostrožnosti isključeni.

Šta se dogodilo? Elem, šest meseci nakon sletanja na Mars (tj. Marsovog 200. sola), telemetrija je obavestila Kaliforniju o nepopravljivim pogreškama u NAND flash memoriji. Analiza je otkrila da je nekoliko naredbi letnog softvera (FSW) odbilo saradnju, što je dovelo do nemogućnosti glavnog računara (Rover Compute Element (RCE) ‘A’) da se isključi radi uobičajenog punjenja. Bilo je normalno da interveniše zaštita od kvara: tajmer-čuvar (watchdog timer) odbrojava do nule i pokreće restart računara. Umesto toga, tajmer su se resetovali. To je neminovno moglo da dovede do pada napona na roveru u trajanju od 3 do 6 dana: takav gubitak bi značio i prekid komunikacije a to bi bio potencijalno katastrofalan događaj.

Za samo 16 sati od početne poruke o grešci, kontrolori misije u NASA/Caltech Laboratoriji za mlazni pogon (JPL) zaobišli su FSW i naredili prebacivanje sa glavnog na pomoćni računar. Tonovi (tj. 'signali'[1]) primljeni sa rovera naknadno su potvrdili da je bekap računar postao 'glavni' i da je ušao u safe režim. Informacije koje je novi glavni računar prikupio iz pokvarenog računara ukazivale su da su pogreške u FSW-u pogoršale hardverski kvar u flash memoriji. MSL Flight Team se suočio sa situacijom u kojoj je roveru efektivno ostavljena avionika sa samo jednog računara svega 35 dana pre solarne konjunkcije Marsa (kada je rover bio van kontrole 25 sola). Takođe, budući da su isti FSW i flash memorija bili instalirani i na novom glavnom računaru (RCE-B), njegova je pouzdanost je takođe bila upitna.

Istraga kvara je pokazala da je jedan čip u flash memoriji generisao greške tokom ciklusa brisanja, verovatno zbog problema s povezivanjem na ploči ili zbog nedovoljnog kvaliteta komercijalnih delova. (Testiranja pre leta su izvela samo ~12 puta brisanja NAND-a, u poređenju sa dodatnih 38 brisanja nakon lansiranja. NAND deo bi trebao da imaa radni vek od 100.000 ciklusa.) Funkcionalnost rovera se oporavila izolovanjem loše fleš memorije; direktno resetovanje hardvera a onda ponovno pokretanje RCE-A da bi radio samo s polovinom flash datoteka. (Budući da je količina sačuvanih bila projektovana sa značajnom marginom, gubitak polovine memorije nije uticao na misiju). Međutim, JPL ne bi mogao da dijagnostikuje problem da nije bilo avioničke arhitekture koja je omogućavala napajanje ne-osnovnog računara i pružala telemetriju o njegovom 'zdravlju' čak i kad FSW (zasnovan na RAM-u) nije radio u njemu.

'Curiosity' je bez problema nastavio da funkcioniše i s jednim računarom, ali da i sistem 'B' takođe zadesi kvar, stvari bi postala mnogo teža. Setimo se da smo bili suočeni s misijom koja je planirana da traje dugi niz godina (do sada preko 8,5 godina).

Pre nego što se dogodio kvar na računaru, 'Curiosity' je analizirao uzorke dobijene na području zalivaYellowknife. 30. januara 2013. (sol 173) upotrebio je laser s kamere ChemCam radi analiziranja stene 'Wernecke', a 9. februara (sol 183) je istražio sastav prašine iz rupe koju je 'Curiosityjeva' bušilica ostavila na steni 'John Klein' u krateru Gale.

7
Tragovi lasera ChemCam na steni 'Wernecke'

8
Dan nakon što je rover 'Curiosity' izbušio prvu rupu za prikupljanje uzoraka u steni na Marsu, roverov instrument ChemCam je gađao laserskim impulsima u sveži kameni prah koji je nastao bušenjem. Ova scena prikazuje liniju jamica ostavljenih laserskim udarcima na mestu bušenja. Slika je mozaik slika snimljenih mikro-kamerom u ChemCamu, s informacijama o boji iz kamere sa jarbola 'Curiosityja'.

Izbušena rupa, dole u središtu, ima promer oko 1,6 cm. 'Curiosity' je izbušio rupu duboko 6,4 cm tokom 182. sola rada rovera na Marsu (8. feb. 2013). Strelice na 10 mesta označavaju mesta laserskih udaraca.

20. februara (sol 193.), Mastcam kamera je fotografisala sistem za uzimanje uzoraka kako bi potvrdila da je prvi pokušaj sakupljanja prašine uz pomoć sistema CHIMRA, dobijene nakon bušenja stene 'John Klein'8. februara, bio uspešan. Na sol 195. (22. februara) dogodila se prava prekretnica u misiji kada je CHIMRA, smeštena na vrhu robotske ruke, upotrebljena za slanje uzoraka u instrument, ili bolje reći laboratoriju, CheMin. Dan kasnije učinio je isto s američko/francuskim instrumentom za analizu organskih sastojaka SAM, koji se takođe nalazi unutar rovera. Kvar glavnog računara odgodio je analizu uzoraka pomoću ovih instrumenata, ali ubrzo po raščišćavanju problema sa računarom, rezultati prvih analiza uzoraka stihli su sa CheMina i SAM-a.

9
Prvi uzorak 'Curiosityja'. Uskoro nas očekuju slične slike novog rovera. Do sada nema nikakvih pokazatelja da je života ikada bilo na Marsu, ali interpolirana hemija planete kazuje da je nekad bilo uslova za to. To što mi mislimo da ako ima uslova onda mora da ima i života – nije dokazano.

10
CHIMRA
 filter za uzorke.

11
Roverova bušilica. Tokom misije je pravila silne probleme i usporavala rad rovera na Marsu. Videćemo kako će biti sa novim roverom.

12
Mapa kretanja 'Curiosityja' tih prvih meseci.

†32.109 Jelena

†31.181 Ivan

13
Malo ko zna da se na roveru nalazi i jedan US 'dinar', Linkolnov cent, koji služi za baždarenje kamere MAHLI na kraju robotske ruke.

 

[1] U tom režimu, komunikacija je svedena na minimum, i obavlja se malom serijom kratkih radio-signala, koji samo govore da li je nešto ok ili nije. Nema mnogo objašnjavanja statusa ni letilice ni podsistema... Zato to i jeste tzv. sleep mode.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži