NASA наделило марсоход Perseverance новой мощной функцией — теперь он способен самостоятельно определять свое точное местоположение на Красной планете, не дожидаясь указаний с Земли. Фактически шестиколесный исследователь получил собственный аналог GPS.
В отличие от Земли, на Марсе нет сети навигационных спутников. Поэтому автоматические миссии, включая Perseverance, до сих пор опирались на бортовые датчики и камеры, снимки с орбитальных аппаратов и помощь специалистов, находящихся за миллионы километров, чтобы понять, где именно они находятся.
«Представьте, что вы один в огромной пустыне — без дорог и без карт — и вам разрешен всего один телефонный звонок в день, чтобы спросить: «Где я?» — рассказала робототехник Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA и участница инженерной команды Perseverance Ванди Верма. «Именно так марсоход Perseverance работал на Марсе последние пять лет».
«Для высокой точности ему требовалась помощь людей на Земле, — добавила она. — Но теперь это в прошлом».
С момента посадки в кратере Езеро в феврале 2021 года марсоход размером с небольшой автомобиль определял свое положение, анализируя геологические ориентиры на снимках, сделанных через каждые несколько метров пути, и учитывая проскальзывание колес, чтобы оценить пройденное расстояние.
Со временем небольшие погрешности накапливаются, и во время длительных поездок неопределенность может превышать около 35 метров. Если система рассчитывает, что аппарат может находиться слишком близко к опасному рельефу, он останавливается и ждет уточнений с Земли.
«Людям приходится говорить ему: «Ты не потерялся, все безопасно. Продолжай движение», — пояснила Верма. «Мы понимали, что если решим эту проблему, марсоход сможет проезжать гораздо большие расстояния каждый день».
Среднее расстояние между Марсом и Землей составляет около 225 миллионов километров, поэтому задержки сигнала делают управление в реальном времени невозможным. Получение и отправка инструкций может занимать целые марсианские сутки и более.
Теперь же благодаря обновлению под названием Mars Global Localization Perseverance может сопоставлять собственные панорамные снимки с орбитальными картами местности, хранящимися на борту, вычислять свое точное положение и продолжать движение по намеченному маршруту без ожидания подтверждения с Земли.
Бортовой алгоритм выполняет сопоставление примерно за две минуты и определяет координаты марсохода с точностью около 25 сантиметров — без участия специалистов на Земле. Это позволяет аппарату проходить значительно большие дистанции, расширяя площадь исследований и объём научных данных.
Разработка технологии началась в 2023 году. Алгоритм протестировали на изображениях, полученных в 264 предыдущих точках остановки марсохода, и во всех случаях программа корректно определила его местоположение.
Новое достижение появилось всего через несколько недель после того, как NASA объявило о завершении первого на Марсе маршрута, полностью спланированного генеративным искусственным интеллектом.
В ходе того эксперимента программное обеспечение ИИ проанализировало те же изображения и данные рельефа, что и инженеры, включая снимки с орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, чтобы выявить опасности — валуны, крутые склоны, каменистые поля — и построить безопасный маршрут с заданными координатами.
Перед отправкой команд на Марс инженеры тщательно протестировали план, используя детальную цифровую копию марсохода, чтобы убедиться, что аппарат сможет безопасно выполнить маневр.
По словам ученых, автономная навигация Perseverance стала настолько эффективной в обнаружении и обходе препятствий, что теперь ограничением для дальности его поездок служит уже не опасный рельеф, а неопределенность в точности собственных координат.
Такие технологии могут открыть новую эпоху более быстрой и автономной роботизированной разведки не только на Марсе, но и на других мирах.