Qualcomm Technologies в лице входящих в нее компаний Qualcomm Government Technologies и Qualcomm CDMA Technologies, объединив усилия с Лабораторией реактивного движения NASA (NASA Jet Propulsion Labs, JPL), создали технологии и решения, которые сделали возможным первый управляемый полет на другой планете и легли в основу марсианского вертолета Ingenuity. 19 апреля данный беспилотник, расположенный на борту марсохода Preservance, поднялся над поверхностью Марса на 3 метра и совершил небольшой перелет, длившийся 30 секунд. Ingenuity должен совершить до 5 испытательных полетов.
Платформа Qualcomm Flight Platform
Разработка марсианского вертолета, вобравшего в себя многие инновационные решения и прошедшего самые строгие тесты и испытания, началась еще в 2014 году. Учитывая важность миссии и сложность условий, в которых должен был работать аппарат, в этом проекте не существовало незначительных технических деталей, поскольку цена даже самой малейшей ошибки была очень высока.
Платформа Qualcomm Flight Platform полностью соответствует жесточайшим требованиям к функционированию марсианского вертолета, которые предъявляют суровые условия Красной планеты. Основной трудностью здесь было непосредственно обеспечение функционирования аппарата и управления им: радиосигналы для управления аппаратом передаются через миллионы километров, поэтому им требуется от 3 до 22 минут, чтобы достичь вертолета. В таких условиях управление в реально времени становится невозможны, но все еще можно передавать беспилотнику инструкции для автономной работы. Но в таком случае вы сталкиваетесь со вторым вызовом: такая автономная система должна обладать достаточно высокой вычислительной мощностью и при этом потреблять мало энергии, поскольку основная часть энергии вертолета будет расходоваться на систему обогрева электроники, которая спасает аппарат в крайне холодные марсианские ночи. Помимо этого, полет в крайне разреженной атмосфере Марса потребует от Ingenuity огромных усилий и энергозатрат, поскольку потребуется чрезвычайно высокие обороты винтов. И хотя изначально Qualcomm Flight не предназначалась для внеземных полетов, в ней был заложен мощные потенциал автономного функционирования, который стал прекрасной базой для решения поставленных задач.
Помимо этого, специалистов JPL при выборе робототехнической платформы кроме гибкой автономности волновали вопросы марсианской радиации и атмосферных условий. Экстремальные значения и циклические изменения температуры ведут к быстрому изнашиванию деталей. Кроме того, отдельные виды космического излучения пагубно влияют на полупроводниковые приборы. Поэтому необходимы тщательное тестирование и устойчивость к космическим условиям. Проведенный специалистами JPL анализ показал, что определенные характеристики технологии Qualcomm Flight снижают риски отказов и способны обеспечить удачное проведение первого полета на другую планету. А последующие тесты, проведенные JPL в условиях максимально приближенных к марсианским, только подтвердили способность платформы работать в сложных условиях на другой планете.
Автономное функционирование
Qualcomm Flight изначально разрабатывалась для автономных летательных аппаратов. На платформе, выполненной в виде компактного, устойчивого к внешним воздействиям модуля, реализованы технологические разработки, типичные для потребительских дронов. Это видеосъемка в формате 4K UHD, гетерогенные мобильные вычисления, навигация с применением методов визуальной инерционной одометрии, а также система поддержания заданных полетных параметров (flight assistance).
Именно эти функции рассматривали эксперты JPL, обсуждая проблемы дистанционного управления вертолетом на Марсе и сложные алгоритмы, которые придется просчитывать вертолетному компьютеру. Автономные полеты на Марсе важны с точки зрения обзора районов, недоступных для марсохода. Они открывают новые возможности для исследований, позволяют получать изображения высокого разрешения и благодаря высокой скорости перемещения исследовать большие площади.
Ingenuity и коммуникационная система марсохода
Помимо обеспечения автономного функционирования Ingenuity платформа Qualcomm Flight также используется для коммуникационной системы марсохода. Вычислительные мощности Qualcomm Flight на марсоходе используются для обработки снимков, сделанных камерой вертолета. Таким образом, вертолет и марсоход работают в тандеме, отбирая и подготавливая изображения с максимальным качеством для передачи их команде JPL в Центр управления.
Для JPL создание первого марсианского беспилотного вертолета стало технологической демонстрацией применения автономных летательных аппаратов для расширения горизонтов космических исследований и сбора данных для будущих экспедиций. В то же время он предоставил компании Qualcomm уникальную возможность протестировать платформу в экстремальных условиях, в которых предстояло работать Ingenuity. Данный проект станет определяющим для будущих технологических разработок в области космических исследований с привлечением коммерческих технологий. Он также послужит стимулом для дальнейших робототехнических инноваций Qualcomm Technologies.
Задачи по изучению Марса
Сейчас Preservance и Ingenuity находятся в кратере Джезеро, куда успешно приземлились в феврале 2021 года. После окончания полета беспилотника, марсоход сосредоточится на своей основной миссии – поиске признаков жизни на Марсе. Аппарат изучит грунт, проведет исследования климатических условий, а также попытается получить кислород. Все собранные образцы отправятся обратно на Землю в 2031 году.
