Łazik Mars 2020 przeszedł pierwsze testy

W ciągu nieco ponad siedmiu minut wczesnym rankiem 18 lutego 2021 roku, łazik Mars 2020 wykona około 27 000 operacji i obliczeń, przechodząc z przestrzeni kosmicznej przez atmosferę i lądując w kraterze Jezero na Marsie. Choć będzie to pierwszy raz kiedy koła 1050-kilogramowego łazika dotkną powierzchni Czerwonej planety, sieć procesorów, czujników i przekaźników łazika, będzie miała już za sobą liczne symulowane lądowania w kraterze Jezero.

“Po raz pierwszy wylądowaliśmy w kraterze Jezero 23, stycznia” mówi Heather Bottom, inżynier systemów misji Mars 2020 z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii. “Po raz kolejny łazik wylądował na Marsie już dwa dni później”.

Bottom kierowała testem Systems Test 1, ST1 – pierwszą okazją do przetestowania głównych komponentów misji Mars 2020. W ciągu dwóch tygodni stycznia, Bottom oraz 71 innych inżynierów i techników przypisanych do misji Mars 2020, przejęła cleanroom High Bay 1 w JPL, w którym testowała oprogramowanie i systemy elektryczne zainstalowane na pokładzie kapsuły, stopnia opadania przez atmosferę oraz samego łazika.

“ST1 było ogromnym wyzwaniem”, przyznaje Bottom. “To była nasza pierwsza szansa na sprawdzenie oprogramowania, które będziemy wykorzystywać w 2020 roku na sprzęcie zmierzającym w stronę Marsa – i upewnienie się, że działa ono zgodnie z założeniami”.

Oprogramowanie Mars 2020 w dużej mierze powstało na bazie oprogramowania łazików Spirit, Opportunity, jak również łazika Curiosity, który bada krater Gale od 2012 roku. Jednak 2020 to będzie inna misja, inny łazik, inny zestaw instrumentów naukowych i inne miejsce na Marsie. Jego oprogramowanie musiało zatem być odpowiednio przygotowane.

Prace nad oprogramowaniem dla łazika rozpoczęły się w 2013 roku. Zostało ono napisane, zapisane, przeanalizowane i przetestowane na komputerach stacjonarnych i laptopach. Następnie oprogramowanie zostało zainstalowane na testowych elementach, które zostały podłączone do komputerów, czujników i innych komponentów elektronicznych imitujących sprzęt łazika, który wystartuje w 2020 roku.

“Wirtualne stacje robocze i elementy testowe stanowią ważny element całego procesu” mówi Bottom. “Jednak dziesiątki tysięcy pojedynczych elementów tworzących elektronikę misji nie będą działały czy reagowały dokładnie tak elementy testowe. Sprawdzenie oprogramowania na rzeczywistym sprzęcie, który będzie leciał na Marsa pozwala nam upewnić się, że dobrze przygotowaliśmy wszystkie procesy”.

Na dzień przed rozpoczęciem ST1, cleanroom High Bay 1 był pełen inżynierów i techników składających, sprawdzających i testujących sprzęt misji. Następnego dnia, 16. stycznia, pomieszczenie było niesamowicie ciche. Większość pracowników zastąpiła dwójka techników monitorujących testowany sprzęt. Wiązki kabli elektrycznych dodano, aby dostarczały danych i zasilanie do sondy, osłony termicznej, stopnia opadania i nadwozia łazika, które muszą być jeszcze ze sobą złożone. Komunikacja między Ziemią a sondą (i w drugą stronę) była prowadzona za pomocą transmisji radiowych, tak jak będzie to miało miejsce podczas faktycznej misji.

ST1 rozpoczął się komendami do uruchomienia elektrycznych komponentów i skonfigurowania temperatury, zasilania i systemów telekomunikacji. Choć wszystkie elementy sondy znajdowały się w cleanroomie, Bottom ze swoim zespołem sprawiła, że wszystkie myślały, że znajdują się na szczycie 58-metrowej rakiety Atlas 541 na Przylądku Canaveral w dniu 17 lipca 2020 roku i oczekują na start.

Następnie badacze skupili się na kolejnej części lotu, zanim przetestowali sekwencję lądowania. Po jej zakończeniu, cały test powtórzono od początku.

Po udanym starcie, badacze przeskoczyli 40 dni do przodu i wykonali symulację fazy lotu w przestrzeni międzyplanetarnej. Jak oprogramowanie i sprzęt będą współpracowały ze sobą wykonując korekty nawigacyjne i manewry korygujące trajektorię lotu? Jak będą współpracowały ze sobą gdy symulowane manewry zostaną wykonane nieprawidłowo? Inżynierowie szukali odpowiedzi na te pytania na ekranach swoich komputerów w centrum kontroli testów poza cleanroomem.

“Z centrum kontroli testów przez okno wyraźnie było widać cleanroom i sprzęt misji” mówi Bottom. “Nic się w nim nie poruszało, ale pod zewnętrzną obudową, komputery wymieniały się zadaniami, systemy radiowe wysyłały i odbierały transmisje, zawory paliwa otwierały się i zamykały, podsystemy były uruchamiane i wyłączane, a sygnały elektryczne były wysyłane do nieistniejących urządzeń pirotechnicznych. Dużo się tam działo”.

30. stycznia zespół testowy misji Mars 2020 mógł zamknąć swoją książkę z procedurami testowymi ST1 o objętości ponad 1000 stron. Dwukrotnie przetestowano lądowanie na Marsie, czterokrotnie wystartowano z Ziemi, wykonano manewry nawigacji w głębokiej przestrzeni kosmicznej, wykonano kilka manewrów korekty trajektorii lotu i nawet przetestował kilka nietypowych sytuacji, które mogą wystąpić w trakcie lotu. Pierwszy test oprogramowania i sprzętu wyszedł doskonale.

Źródło: NASA