500.000 linjer softwarekode sikrede Curiositys landing på Mars

Nasas Curiosity-rover tog i august denne selfie med kameraet på roverens robotarm. Illustration: NASA/JPL
GOTO 2015: Præcisionslandingen af Curiosity-roveren på Mars kunne ikke lade sig gøre uden en halv million linjers kode, som håndterede den komplekse landing på egen hånd, afskåret fra NASA’s folk på Jorden.

GOTO Copenhagen 2015: Computere har spillet en nøglerolle i menneskehedens udforskning af andre legemer i vores solsystem, lige fra månelandingerne til Rosetta-missions landing på en komet. En af de mest komplekse landinger var Curiosity-roveren på Mars i 2012, fordi de både krævede høj præcision og medbragte den største rover nogensinde.

»Jo større en rover, jo flere videnskabelige instrumenter kan vi have med. Men når vi skal lande noget tungt, skal vi også lande præcist,« fortalte Anita Sengupta fra University of Southern California og Nasas Jet Propulsion Laboratory i åbningspræsentationen på udviklerkonferencen GOTO Copenhagen, som afholdes i dag og i morgen i hovedstaden.

Tidligere Mars-missioner har brugt forskellige landingsteknikker som eksempelvis store airbags, men det var ikke en mulighed til at bringe Curiosity sikkert ned på et lille område i bunden af Gale-krateret, hvor man både skulle undgå kratervæggene og et bjerg i midten af krateret.

Derfor endte Nasas JPL med at vælge den mest komplekse landingssekvens nogensinde. Og det hele skulle styres automatisk af computeren om bord på landingsfartøjet. Afstanden mellem Jorden og Mars betyder, at det på landingstidspunktet ville tage 15 minutter for data fra fartøjet at nå til Jorden – og tilsvarende ville svaret være 15 minutter om at nå tilbage.

Fire softwarestyrede teknologier sikrede Curiositys landing

I alt blev landingen styret af en halv million linjers kode, som håndterede de forskellige dele af processen. Første trin var samme princip, som bruges til at bringe astronauter tilbage til Jorden.

»Atmosfæren kan bremse os, uden vi skal bruge brændstof, men det skaber varme. Varmeskjoldet bliver faktisk lige så varmt som Solens overflade,« forklarede Anita Sengupta.

Derfor var Curiosity-fartøjet udstyret med et varmeskjold for at beskytte det under den første del af nedstigningen. Atmosfæren på Mars er dog cirka 100 gange tyndere end på Jorden, og derfor skulle en enorm faldskærm udløses på det rette tidspunkt for at tage yderligere hastighed af fartøjet. Udløst for tidligt kunne den blive revet i stykker, og for sent ville den ikke kunne nå at bremse fartøjet nok før næste trin.

Samtidig skulle varmeskjoldet kastes bort, når faldskærmen var foldet ud, fordi det blot ville være dødvægt.

»Faldskærmen ramte til sidst sin maksimale hastighed på 350 kilometer i timen, derefter kunne den ikke bremse os mere, så den skulle kastes bort, og vi skulle aktivere otte raketmotorer,« fortalte Anita Sengupta.

Den raketstyrede landing var rent computerstyret for både at holde fartøjet på ret kurs og med den rette orientering i forhold til overfladen ved hjælp af radar.

Raketterne kunne sænke hastigheden til to kilometer i timen, og derefter begyndte den mest spektakulære del af landingen, hvor selve roveren blev sænket ned via syv meter lange kabler, fordi raketmotoren ellers risikerede at hvirvle for meget støv op, hvis de skulle lande med roveren.

»Vi havde ingen muligheder for at teste hele landingssekvensen. Vi kunne teste de enkelte elementer hver for sig, bortset fra nedhejsningen, fordi tyngdekraften og atmosfæren er anderledes på Jorden end på Mars,« forklarede Anita Sengupta.

Derfor var det computersimuleringer af ingeniørernes udregninger, som Nasa-folkene måtte sætte deres lid tid, baseret på erfaringerne fra tidligere landinger.

Curiosity-roveren landede perfekt på Mars, men styres fortsat stort set autonomt af sin software.

Har kørt rundt i 12 år

Nasas mest succesfulde rover, Opportunity, kører fortsat efter 12 år på Mars, mens dens søster, Spirit, er gået i stå. Og erfaringerne fra netop det uheld har gjort Curiosity mere autonom.

Spirit var på vej ned af en skråning, og endte med at sidde fast i løst sand, uden af stand til at komme fri. Derfor er Curiosity udstyret med kameraer på alle sider, som analyserer terrænet og kan styre roveren uden om forhindringer eller farligt terræn.

Med nuværende raketter tager det syv til ni måneder at rejse fra Jorden til Mars. Radiosignaler tager 15 minutter. Derfor bliver Mars lige nu kun udforsket af stadig mere autonome robotter, indtil vi ved nok om planeten til at kunne løse den næste ingeniørmæssige udfordring at sende mennesker til Mars i stedet for robotter.

Tips og korrekturforslag til denne historie sendes til tip@version2.dk
Kommentarer (4)
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Log ind eller Opret konto for at kommentere