U nekoliko nastavaka o tome kako radi bušilica Marsovog rovera i sa kakvim problimima se sreće
2 NAJVEĆI PROBLEM: KVAR MEHANIZMA ZA POMERANJE BUŠILICE SOLA 1536
Prvog novembra 2016, sola 1536, misija je odlučila da izvrši bušenje na lokaciji koja je nosila naziv 'Precipice' a nalazi se u podnožju planine Mount Sharp. Pošto je do tada bušenje vršeno isključivo uz pomoć rotacije burgije i 'hiltija', ovo je trebalo da bude prvi put da se bušenje vrši samo uz pomoć rotacije burgije. Odarana je meta, glava bušilice je fiksirana na stenu, i poslata je naredba da se burgija približi mestu bušenja – ali se ništa nije dogodilo. Ruka je ostala čvrsto pritisnuta na steni, ali se bušilica nije primkla ka njoj. Mehanizam koji je trebalo da primakne čitavu bušilicu (to se u JPL kaže 'drill feed mechanism') se zaglavio. Posle ovoga, 'Curiosity' nije bušio skoro godinu dana i nije sakupio ni gram prašine neophodne za laboratorije – misija je izgledala potpuno izgubljena!
Ovo je sirova slika napravljena levom B navigacionom kamerom (NavCam) sola 1536, tj. 1. decembra 2016. godine. Bušilica je okrenuta na levo, a rendgenski spektrometar APXC desno. Kašika za uzorke se vidi na samom vrhu (sklopljena).
Mapa Marsove površine i kretanja 'Curiosityja' od sletanja na površinu do sola 1563. Žuti brojevi predstavljaju kilometražu na osnovu roverovog pokazivača. Beli kružići su mesta bušenja, a crni mesta nekih naučnih eksperimenata ali bez bušenja.
Pošto se u to vreme NASA našla u prilično nezgodnoj situaciji, vesti su bile haotične i dugo nisu objavljivanje bilo kakve relevantne vesti. Zato ću u nastavku priče da navodim viđenje zamenika rukovodioca čitavog projekta 'Curiosity', Stevena Leeja iz JPL-a. Pre te funkcije, Lee je bio rukovodilac sistema za navigaciju i kontrolu rovera, i smatra se za velikog poznavaoca svih funkcija 'Curiosityja'.
Pitanje je bilo: zašto je nastao zastoj? To nije lako razumeti. Kako kaže Lee, mehanizmi u roverovog ruci predstavljaju 'čudo integracije i minijaturizacije'. Međutim, nabijenost u njoj dozvoljava postavljanje samo malog broja senzora koji mogu da šalju inženjerijske informacije o tome šta se dešava. Jedino što su 1536. sola znali, to je da struja koja teče kroz namotaje motora stvara obrtni momenat ali da taj momenat ne proizvodi kretanje; roverov računar je to uredno detektovao, stopirao operaciju i prijavio kvar, čekajući dalje instrukcije sa Zemlje. (Rover je dovoljno pametan da i ako se ruka pokvari, druge aktivnosti se nesmetano nastavljaju, kao što je snimanje kamerama[1] ili prikupljanje meteoroloških podataka.)
Roverova titanijumska ruka ima 3 zgloba. Proizveo ju je 'Maxar Technologies' iz Kalifornije. Na njenom vrhu se nalazi turela teška 34 kg sa 5 instrumenata, od čega su tri vezana za funkcije prikupljanja i pripreme uzoraka za analiziranje. Krajnje levo se vidi rendgenski spektrometar (APXS), a u sredini je kamera MAHLI sa četiri LED svetla (svetle dva). Najveći deo svojih merenja instrument obavlja tokom noći i za to mu treba najmanje 10 sati! Ruka je toliko vitka a turela toliko teška, da se kaže da je raditi s njom kao kontrolisati kuglu za kuglanje na kraju pecaroškog štapa.
Tim iz Pasadene je prekinuo aktivnost bušenja i pokušao da shvati šta je moglo da izazove uočeno ponašanje. Uprkos brojnim idejama, vrlo brzo se iskristalisao mogući problem: problem sa kočnicom koja se nalazi unutar 'drill feed' mehanizma. Kada 'drill feed' nije u funkciji, interna kočnica drži bušilicu osiguranu u datom položaju; time se sprečava da se npr. prilikom korišćenja 'hiltija' burgija ne pomera unazad. Kočnica se sastoji iz dve 'pakne' snažno pritisnute jedna o drugu setom opruga. Kada stigne naredba o bušenju, rover naelektriše jedan solenoid u 'drill feed' mehanizmu koji odvaja jednu pločicu ('pomičnu kočnicu') od druge ('fiksne kočnice') i oslobađa bušilicu da se pomera po klizačima. Nažalost, u kočnici ne postoje neki senzor koji bi rekao da li je ona aktivirana ili ne.
'Drill feed' i pravilan rad njegove kočnice su od takve važnosti da je prilično mnogo redundantnosti[2] ugrađeno u motor bušilice. Inženjer mehanike iz JPL-a i stručnjak zadužen za roverov sistem za prikupljanje uzoraka, dr Louise Jandura je u svom stručnom tekstu objasnila:
'Namotaji elektromotora[3] nisu potpuno redundantni, ali su žice fizički prekinute mnogobrojnim pinovima, tako da je u slučaju problema dostupan makar i smanjeni obrtni momenat. Svaki aktuator robotske ruke poseduje 'power-off' kočnicu[4] koja se mehanički aktivira svaki put kada je motor bušilice isključen, da bi se sprečilo okretanje burgije u prazno … Kočnice imaju redundantne kalemove, od kojih svaki može da otpusti kočnicu, a svi aktuatori sa kočnicama na roveru opremljeni su sa redundantnim solenoidima…'
Bilo je očito i logično probati da li će drugi solenoid osloboditi kočnicu. Pokušali su, ali ništa se nije promenilo. To je snažno ukazivalo na jedini mogući razlog blokade 'drill feeda': nešto – neka slomljena komponenta ili delić stranog tela – ometalo je kretanje kočnice i onemogućavalo njeno 'otkočavanje' kada se naredi. Izgledalo je kao da ništa nije pokvareno oko solenoida, ali čak ni puštanje struje uobičajenog napona kroz solenoid nije rezultiralo otpuštanjem kočnice, već je motor ostajao blokiran a bušilica nepokretna. Bio je to vrlo ozbiljan problem. Ako čitava bušilica ne može da se pokreće u napred, onda nema ni bušenja niti uzoraka stena. Jedino kako je 'Curiosity' mogao da uzima uzorke bez toga je kašikom[5] ('scoop'). A rover se, posle skoro pet godina vožnje, približio potpuno novom i drugačijem tipu stena.
Položaj instrumenta CHIMRA (Collection and Handling for In-situ Martian Rock Analysis) na roverovoj tureli, sa dva preseka. Prvi prikazuje put uzorka koje je uzela bušilica, a drugi put prašine koju je sakupila kašika (crveno). Četvrtasto zeleno je sito, a žuto je kutija za čuvanje uzorka.
Slika prve bušotine stena ikad izvedene na Marsu (6. feb. 2013.). Svaka rupa je imala prečnik 1,6 cm. Gornja je bila probna i duboka samo 2 cm i iz nje nisu uzimani uzorci. Donja rupa je načinjena 2 dana kasnije i imala je dubinu 6,5 cm. Prikupljena zelenkasta prašina je vibrirana pa prosejana kroz sito/filter od 150 µm i onda sipana u analizatore. Posle višenedeljnih analiza, CHIMRA je istovarila neprosejani i prosejani materijal na dve gomilice pored rupa.
[1] Zvuči neverovatno, ali rover ima ni manje ni više nego 17 kamera, što je najviše što je NASA poslala u bilo koju misiju!
[2] Iznenađujuće česta reč u temama koje ja obrađujem, mada je u svakodnevnom životu nikad ne koristim, niti ću. U našim rečnicima se prevodi kao 'suvišan', 'izlišan', 'preobiman' i sl. ali nijedan od tih prevoda se ne uklapa u moj kontext. Ali recimo ovako: u inženjerstvu, redundantno je duplikovanje kritičnih komponenti ili funkcija sistemasa ciljem povećavanja pouzdanosti sistema u formi bekapa ili fail-safe. Neki vitalni sistemi u kosmičkim letilicama mogu biti i triplikovani, što se naziva triple modular redundancy (TMR). Kvar jedne komponente biva 'nadglasan' od strane truge dve.
[3] Rover ima ukupno 32 elektromotora (tzv. aktuatora), od čega 17 robotska ruka i turela.
[4] Tip kočnice koji zadržava ili 'pauzira' okretanje elektromotora uvek u slučaju namernog ili slučajnog prekida struje.
[5] To je mala kašika dužine 7 cm i širine samo 4,5 cm montirana na tureli. Prema normalnoj proceduri, moguće je sipati prašina iz bušilice u kašičicu, a može i ona sama da uzme uzorak sa površine. Posle toga, uzorak se prosejavao kroz dva sita i deo slat u instrumente za hemijsku i mineralošku analizu (CHEMIN) i analizu uzoraka u potrazi za životom (SAM). Kašika je prvi put korišćena 7. oktobra 2012.
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | U nastavku: ANALIZA PROBLEMA
