A seguir, o trecho final do meu novo livro, “Histórias Incríveis do Espaço: Um Olhar nos bastidores das missões que mudam nossa visão do cosmos”. O livro é uma visão geral de várias missões robóticas atuais da NASA, e este trecho faz parte 3 de 3 postado aqui na Space Magazine, do capítulo 2, "Percorrendo Marte com curiosidade". Você pode ler a Parte 1 aqui e a Parte 2 aqui. O livro está disponível em versão impressa ou e-book (Kindle ou Nook) Amazon e Barnes & Noble.
Como dirigir um Mars Rover
Como o Curiosity sabe onde e como atravessar a superfície de Marte? Você pode imaginar engenheiros na JPL usando joysticks, semelhantes aos usados para brinquedos de controle remoto ou videogames. Mas, diferentemente da direção ou dos jogos de RC, os drivers da Mars rover não têm entradas visuais imediatas ou uma tela de vídeo para ver aonde o rover está indo. E, assim como no pouso, sempre há um atraso de quando um comando é enviado ao rover e quando é recebido em Marte.
"Não está dirigindo em um sentido interativo em tempo real por causa do atraso de tempo", explicou John Michael Morookian, que lidera a equipe de pilotos rover.
O cargo atual de Morookian e sua equipe é 'Rover Planners', que descreve precisamente o que eles fazem. Em vez de 'dirigir' os veículos móveis em si; eles planejam a rota com antecedência, programam software especializado e carregam as instruções no Curiosity.
"Usamos imagens tiradas pelo veículo espacial ao redor", disse Morookian. “Temos um conjunto de imagens estéreo de quatro câmeras de navegação em preto-e-branco, além de imagens das Hazcams (câmeras de prevenção de perigos), suportadas por imagens coloridas de alta resolução da MastCam que nos fornecem detalhes sobre a natureza do terreno à frente e dicas sobre tipos de rochas e minerais no local. Isso ajuda a identificar estruturas que parecem interessantes para os cientistas. ”
Usando todos os dados disponíveis, eles podem criar uma visualização tridimensional do terreno com um software especializado chamado Rover Sequencing and Visualization Program (RSVP).
“Este é basicamente um simulador de Marte e colocamos uma curiosidade simulada em um panorama da cena para visualizar como o veículo espacial poderia atravessar seu caminho”, explicou Morookian. “Também podemos usar óculos estéreo, que permitem que nossos olhos vejam a cena em três dimensões, como se estivéssemos lá com o veículo espacial.
Na realidade virtual, os motoristas do rover podem manipular a cena e o rover para testar todas as possibilidades de quais rotas são as melhores e quais áreas devem ser evitadas. Lá, eles podem cometer todos os erros (ficar presos em uma duna, derrubar o veículo espacial, colidir com uma grande rocha, expelir um precipício) e aperfeiçoar a sequência de direção, enquanto o veículo espacial real permanece seguro em Marte.
“Os cientistas também revisam as imagens para obter recursos interessantes e consultam os planejadores da Rover para ajudar a definir um caminho. Em seguida, compomos os comandos detalhados necessários para obter a curiosidade do ponto A ao ponto B ao longo desse caminho ”, disse Morookian. “” Também podemos incorporar os comandos necessários para dar ao rover a direção do contato com o local usando seu braço robótico. ”
Assim, todas as noites o comando é desligado por oito horas para recarregar suas baterias com o gerador nuclear. Mas primeiro o Curiosity envia dados para a Terra, incluindo imagens do terreno e qualquer informação científica. Na Terra, os planejadores da Rover pegam esses dados, fazem seu trabalho de planejamento, completam a programação do software e transmitem as informações de volta para Marte. Em seguida, o Curiosity acorda, baixa as instruções e começa a funcionar. E o ciclo se repete.
O Curiosity também possui um recurso AutoNav que permite ao rover atravessar áreas que a equipe ainda não viu nas imagens. Assim, ele poderia atravessar a colina e descer o outro lado para um território desconhecido, com o AutoNav detectando possíveis riscos.
"Nós não o usamos com muita frequência porque é computacionalmente caro, o que significa que leva muito mais tempo para o rover operar nesse modo", disse Morookian. "Muitas vezes achamos que é melhor negociar apenas no dia seguinte, olhar as imagens e dirigir até onde podemos ver."
Como Morookian me mostrou as várias salas usadas pelas equipes de planejamento da rover na JPL, ele explicou como elas precisam operar em várias escalas de tempo diferentes.
“Não apenas temos o planejamento diário da rota”, disse ele, “mas também fazemos o planejamento estratégico de longo alcance usando imagens orbitais da câmera HiRISE da Mars Reconnaissance Orbiter e escolhendo caminhos com base nos recursos vistos em órbita. Nossa equipe trabalha estrategicamente, procurando muitos meses para definir os melhores caminhos. ”
Outro processo chamado Supra-Tactical parece apenas para a próxima semana. Isso envolve planejadores científicos gerenciando e refinando os tipos de atividades que o rover fará no curto prazo. Além disso, como ninguém na equipe vive mais no Mars Time, às sextas-feiras os planejadores da Rover planejam os planos por vários dias.
"Como não trabalhamos nos finais de semana, os planos de sexta-feira contêm vários tipos de atividades", disse Morookian. "Duas equipes paralelas decidem em que dias o rover dirigirá e em que dias fará outras atividades, como trabalhar com o braço robótico ou outros instrumentos."
Os dados que descem do veículo móvel no final de semana são monitorados, e se houver algum problema, uma equipe é chamada para fazer uma avaliação mais detalhada. Morookian indicou que teve que envolver a equipe de emergência no fim de semana várias vezes, mas até agora não houve problemas sérios. "No entanto, isso nos mantém alerta", disse ele.
O rover apresenta várias verificações de segurança reativas na quantidade de inclinação geral do convés do rover e na articulação do sistema de suspensão das rodas, portanto, se o rover estiver passando por cima de um objeto muito grande, ele irá parar automaticamente.
A curiosidade não foi criada para acelerar. Ele foi projetado para viajar até 200 metros em um dia, mas raramente viaja tão longe no Sol. No início de 2016, o veículo espacial tinha percorrido um total de cerca de 12 km na superfície de Marte.
Existem várias maneiras de determinar o quão longe o Curiosity viajou, mas a medida mais precisa é chamada de 'Odontologia Visual'. O Curiosity possui furos especializados em suas rodas em forma de letras de código Morse, soletrando 'JPL' - um aceno para a casa das equipes de ciência e engenharia do rover - em todo o solo marciano.
"A odometria visual funciona comparando o par mais recente de imagens estéreo coletadas aproximadamente a cada metro na unidade", disse Morookian. “Os recursos individuais da cena são combinados e rastreados para fornecer uma medida de como a câmera (e, portanto, o rover) se traduziu e girou no espaço tridimensional entre as duas imagens e nos diz, em um sentido muito real, até que ponto a Curiosidade foi . ”
Uma inspeção cuidadosa das pistas do rover pode revelar o tipo de tração das rodas e se elas escorregaram, por exemplo, devido a altas inclinações ou solo arenoso.
Infelizmente, o Curiosity agora tem novos furos nas rodas que não deveriam estar lá.
Rover Problems
O morookiano e o cientista do projeto Ashwin Vasavada expressaram alívio e satisfação que, em geral - até agora na missão - a curiosidade é um rover bastante saudável. Atualmente, toda a carga científica está operando com capacidade quase total. Mas a equipe de engenharia fica de olho em algumas questões.
"Por volta do sol 400, percebemos que as rodas estavam gastando mais rápido do que esperávamos", disse Vasavada.
E o desgaste não consistia apenas de pequenos orifícios; a equipe começou a ver furos e lágrimas desagradáveis. Os engenheiros perceberam que os buracos estavam sendo criados pelas rochas duras e irregulares que o veículo espacial estava dirigindo durante esse tempo.
"Não esperávamos totalmente o tipo de rochas pontudas que estavam causando danos", disse Vasavada. “Também fizemos alguns testes e vimos como uma roda poderia empurrar outra roda contra uma rocha, piorando os danos. Agora, dirigimos com mais cuidado e não dirigimos pelo tempo que fizemos no passado. Conseguimos reduzir o dano a uma taxa mais aceitável ".
No início da missão, o computador do Curiosity entrou em "modo de segurança" várias vezes, pois o software do Curiosity reconheceu um problema, e a resposta foi proibir outras atividades e telefonar para casa.
O software especializado de proteção contra falhas é executado em todos os módulos e instrumentos e, quando ocorre um problema, o rover para e envia dados chamados 'registros de eventos' para a Terra. Os registros incluem várias categorias de urgência e, no início de 2015, o veículo espacial enviou uma mensagem que dizia essencialmente: "Isso é muito, muito ruim". A broca no braço do veículo espacial sofreu uma flutuação em uma corrente elétrica - como um curto-circuito.
"O software da Curiosity tem a capacidade de detectar curtos, como o interruptor de circuito de falta à terra que você tem no banheiro", explicou Morookian, "exceto que este diz a você 'isso é muito, muito ruim', em vez de apenas fornecer uma luz amarela".
Como a equipe não pode ir a Marte e reparar um problema, tudo é corrigido enviando atualizações de software ao rover ou alterando os procedimentos operacionais.
"Somos apenas mais cuidadosos agora com o modo como usamos a broca", disse Vasavada, "e não perfuramos com força total no início, mas aumentamos lentamente. É como nós dirigimos agora, com mais cuidado, mas ainda assim o trabalho é feito. Ainda não foi um grande impacto. "
Um toque mais leve na broca também foi necessário para os arenitos e arenitos mais suaves que o rover encontrou. Morookian disse que havia preocupação de que as rochas em camadas não se sustentassem sob o ataque do protocolo de perfuração padrão, e por isso ajustaram a técnica para usar as mais baixas 'configurações' que ainda permitem que a broca faça progresso suficiente na rocha.
Mas as oportunidades de usar a broca estão aumentando à medida que o Curiosity começa a atravessar a montanha. O veículo espacial está viajando pelo que Vasavada chama de “área rica, muito interessante”, enquanto a equipe de ciências trabalha para unir o contexto geológico de tudo o que estão vendo nas imagens.
Encontrando equilíbrio em Marte
Embora o desvio em Yellowknife Bay tenha permitido à equipe fazer grandes descobertas, eles sentiram pressão para chegar ao Monte. Sharp, então "dirigiu como o inferno por um ano", disse Vasavada.
Agora, na montanha, ainda há pressão para aproveitar ao máximo a missão, com o objetivo de atravessar pelo menos quatro unidades de rochas diferentes - ou camadas - no Monte. Afiado. Cada camada pode ser como um capítulo no livro da história de Marte.
“Explorando o Monte. Sharp é fascinante ", disse Vasavada," e estamos tentando manter uma mistura entre grandes descobertas, que - você odeia dizer - nos atrasam e ficam mais altas na montanha. Olhar atentamente para uma rocha à sua frente significa que você nunca será capaz de examinar a outra rocha interessante ali. ”
Vasavada e Morookian disseram que é um desafio preservar esse equilíbrio todos os dias - encontrar o que é chamado de 'joelho na curva' ou 'ponto ideal' da otimização perfeita entre dirigir e parar para a ciência.
Depois, há o equilíbrio entre parar para fazer uma observação completa com todos os instrumentos e fazer a "ciência de sobrevôo", onde são feitas observações menos intensas.
"Tomamos as observações que podemos e geramos todas as hipóteses que podemos em tempo real", disse Vasavada. "Mesmo se tivermos 100 perguntas em aberto, sabemos que podemos responder às perguntas mais tarde, desde que tenhamos dados suficientes".
O alvo principal da curiosidade não é o cume, mas uma região a cerca de 400 metros acima, onde os geólogos esperam encontrar o limite entre as rochas que viram muita água em sua história e as que não viram. Esse limite fornecerá informações sobre a transição de Marte de um planeta úmido para seco, preenchendo uma lacuna importante na compreensão da história do planeta.
Ninguém sabe realmente quanto tempo o Curiosity vai durar, ou se surpreenderá a todos como seus predecessores, Spirit e Opportunity. Tendo superado a "missão principal" de um ano em Marte (dois anos na Terra), e agora na missão estendida, a única grande variável é a fonte de energia RTG. Embora o poder disponível comece a diminuir constantemente, Vasavada e Morookian não esperam que isso ocorra por pelo menos mais quatro anos terrestres e com o poder de "nutrição" certo pode durar uma dúzia de anos ou mais.
Mas eles também sabem que não há como prever por quanto tempo o Curiosity durará ou que evento inesperado poderá terminar a missão.
A fera
O Curiosity tem uma personalidade como os rovers anteriores de Marte?
"Na verdade não, não parecemos antropomorfizar esse veículo espacial como as pessoas fizeram com o Spirit and Opportunity", disse Vasavada. "Não nos vinculamos emocionalmente a isso. Os sociólogos realmente estudam isso. ” Ele balançou a cabeça com um sorriso divertido.
Vasavada indicou que isso pode ter algo a ver com o tamanho do Curiosity.
"Eu penso nisso como uma fera gigante", disse ele com a cara séria. "Mas não de maneira alguma."
O que veio a caracterizar essa missão, disse Vasavada, é a complexidade dela, em todas as dimensões: o componente humano de fazer com que 500 pessoas trabalhem e cooperem juntas, otimizando os talentos de todos; mantendo o veículo espacial seguro e saudável; e manter dez instrumentos funcionando todos os dias, que às vezes realizam tarefas científicas completamente não relacionadas.
"Todos os dias são nossos pequenos sete minutos de terror", onde tantas coisas precisam dar certo todos os dias ", disse Vasavada. “Há um milhão de possíveis problemas e interações, e você deve estar constantemente pensando em todas as maneiras pelas quais as coisas podem dar errado, porque há um milhão de maneiras nas quais você pode errar. É uma dança complexa, mas felizmente temos um ótimo time. "
Em seguida, ele acrescentou com um sorriso: "Essa missão é emocionante, mesmo que seja uma fera".
“Histórias incríveis do espaço: um olhar por trás das cenas das missões que mudam nossa visão do cosmos” é publicado pela Page Street Publishing, uma subsidiária da Macmillan.
