Die NASA hat kürzlich die Details des Ingenuity-Rovers enthüllt, der zusammen mit dem Rover auf der Oberfläche des Roten Planeten gelandet ist. Bald wird der Rover versuchen, den Luftraum des Mars zu beherrschen, aber im Moment spricht die NASA über die Details dieser Reise.
Die "Hardware" des Marsplane basiert also auf einem Board mit SoC Snapdragon 801 von Qualcomm. Software - Linux und Open Source. Dies ist das erste Mal, dass Linux-basierte Software auf Systemen verwendet wird, die an Mars gesendet werden, so die Agentur. Die Verwendung offener und zugänglicher Elemente, sowohl Hardware als auch Software, ermöglicht es Enthusiasten, das Design zu wiederholen oder etwas Eigenes zu machen.
Die Hardware bietet die hohe Leistung, die ein Rover benötigt. Tatsache ist, dass ein normaler Flug den Betrieb des Regelkreises mit einer Frequenz von 500 Zyklen pro Sekunde sowie eine Bildanalyse mit einer Frequenz von 30 Bildern pro Sekunde erfordert.
SoC Snapdragon 801 (vier Kerne, 2,26 GHz, 2 GB RAM, 32 GB Flash) ist für den Betrieb der auf Linux basierenden Basissystemumgebung verantwortlich. Es führt Operationen auf hoher Ebene aus, einschließlich:
• Visuelle Navigation basierend auf der Analyse von Bildern von der Kamera.
• Datenmanagement.
• Befehlsverarbeitung.
• Bildung von Telemetrie.
• Aufrechterhaltung eines Funkkanals.
Über die UART-Schnittstelle ist der Prozessor mit zwei Mikrocontrollern verbunden, nämlich MCU Texas Instruments TMS570LC43x, ARM Cortex-R5F, 300 MHz, 512 KB RAM, 4 MB Flash, UART, SPI, GPIO. Sie sind für verschiedene Flugsteuerungsfunktionen verantwortlich. Darüber hinaus werden sie im Falle eines Fehlers auch zur Redundanz verwendet, sodass die zu ihnen kommenden Informationen dupliziert werden.
Es ist nur einer der Mikrocontroller beteiligt, aber wenn etwas schief geht, wird der zweite in Betrieb genommen, der die Hauptfunktionen sofort abfangen und den problematischen "Kollegen" ersetzen kann. Nun, FPGA MicroSemi ProASIC3L ist verantwortlich für die Übertragung von Informationen von Sensoren zu Mikrocontrollern sowie für die Interaktion mit den Aktuatoren, die die Blätter des Drehflügelfliegers steuern. Im Fehlerfall wird auch auf einen Ersatz-Mikrocontroller umgeschaltet.
In unserem vorherigen Artikel wurde gesagt, dass dieses Gerät keine wissenschaftliche Ausrüstung enthält. Aber das ist natürlich nicht nur ein fliegender Rohling. Das Mars-Raumschiff ist mit einem Laser-Höhenmesser von SparkFun Electronics ausgestattet. Sie ist auf die Entwicklung von Open-Source-Software spezialisiert und außerdem eine der Begründerinnen des Begriffs OSHW, Open-Source-Hardware. Darüber hinaus ist der Rover mit Komponenten wie einem Kreiselstabilisator (IMU) und Videokameras ausgestattet.
Es gibt zwei Kameras. Einer von ihnen, VGA, wird als Navigationsgerät verwendet und ist für die Bestimmung von Position, Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit durch Einzelbildvergleich verantwortlich. Die zweite Kamera, Farbe, 13 MP, wird zum Fotografieren des Bereichs verwendet. Luftaufnahmen auf dem Mars - wir leben in der Zukunft!
Die meisten Raketensysteme wurden von NASA-Spezialisten entwickelt, und zwar im NASA JPL-Labor (Jet Propulsion Laboratory). Gleichzeitig sind die im Design verwendeten Komponenten nicht einzigartig, sondern typisch. Sie wurden speziell für kleine und ultrakleine künstliche Erdsatelliten (Cubsats) entwickelt und werden seit mehreren Jahren als Teil der offenen Plattform F Prime ( F´), vertrieben unter der Apache 2.0 Lizenz.
F Prime bietet die Möglichkeit, Flugsteuerungssysteme und zugehörige Softwareelemente schnell zu entwerfen und bereitzustellen. Dabei wird die Flugsoftware in separate Komponenten mit genau definierten Programmierschnittstellen unterteilt. Darüber hinaus steht Entwicklern ein C ++ - Framework für die Verarbeitung von Nachrichtenwarteschlangen, die Organisation von Multithreading sowie Modellierungswerkzeuge zur Verfügung, mit denen Sie Komponenten verknüpfen und automatisch Code generieren können.
Und was wird ein Mars-Raumschiff auf dem Mars tun?
Kurz gesagt, es startet, fliegt auf einer bestimmten Route und legt an - und das alles ohne menschliches Eingreifen in einem vollautomatischen Modus. Das Gewicht des Hubschraubers beträgt 1,8 kg, es ist sehr leicht, es wird im Flug von zwei 1,2 m langen Propellern aus Kohlefaser geführt.
Es wird mehrere Flüge geben, die jeweils 90 Sekunden dauern. Das Raumschiff befindet sich in einer Entfernung von etwa 10 Lichtminuten von der Erde, so dass es einfach keine Möglichkeit gibt, es zu steuern, egal wie viel die Ingenieure wollen. Alle drei Flüge werden an einem Ort durchgeführt - die Drohne landet alle drei Male am selben Punkt. Die NASA hat ungefähr einen Monat Zeit, um mit der Drohne zu arbeiten. Wenn also alles reibungslos läuft, kann sie einen weiteren Flug durchführen und zum vierten Mal an einem neuen Ort landen. Zum ersten Mal startet und landet die Drohne einfach - ganz einfach. Und dann, wenn alles klappt, können sie ihn im Kreis fahren, versuchen, höher zu fliegen und ein paar weitere "exotische" Manöver durchführen, so die Ingenieure.
Warum nur 30 Tage? Denn eine Drohne ist ein Proof of Concept der Start- und Landetechnik. Selbst wenn alles so gut wie möglich läuft, werden Wissenschaftler den Rover verlassen und den Rover aufnehmen - die Ressourcen des Projekts sind begrenzt.
Wie bereits erwähnt, besteht die Hauptaufgabe der Drohne darin, die Möglichkeit des Fliegens in einer verdünnten Marsatmosphäre (nur 1% der Dichte der Erde) und die Wirksamkeit der gewählten Technologie zu beweisen. Natürlich wurde das System auf der Erde getestet, aber Feldtests waren immer die letzte Stufe. Nun, jetzt ist der Testort 10 Lichtminuten von der Erde entfernt. Was können Sie tun?
Das Mars-Raumschiff von unten
Wenn das Mars-Raumschiff abhebt, werden mehrere Bilder aufgenommen, die bereits wissenschaftlichen Wert haben. In dieser Auflösung können keine Fotos vom Mars-Orbit gemacht werden. Wenn alles gut geht, kann die NASA einen bereits großen Rover zum Mars schicken, der die Entfernungen, die der Rover jetzt in Tagen zurücklegt, in wenigen Minuten zurücklegen kann.
