自主系统帮助NASA的毅力号在火星上开展更多科学研究

一名计算机飞行员帮助美国宇航局的六轮地质学家寻找可以带到地球进行更深入研究的岩石样本。最近，毅力号火星车只用了其他NASA火星探测器三分之一的时间，穿过了一片1,700多英尺宽(约半公里)的巨石场。当规划者规划出火星车的总体路线时，“毅力”号自行管理了这个绰号为“雪堆峰”的领域的导航细节，这要归功于AutoNav，这是一个自动驾驶系统，有助于减少科学兴趣区域之间的驾驶时间。

事实上，自2021年2月登陆火星以来，“毅力”号火星车已经创下了火星车速度记录。《科学机器人》杂志7月号发表的一篇关于火星车自主系统的论文详细介绍了AutoNav的壮举。

TylerDelSesto在Perseverance的AutoNav软件上工作了七年。他曾经认为，在美国宇航局喷气推进实验室的火星场进行测试期间，“毅力号”的地球双胞胎“乐观主义”有时遇到的障碍有点过分了。在雪堆峰之后他改变了主意。

南加州喷气推进实验室毅力号火星车规划师副负责人德尔·塞斯托(DelSesto)表示：“它比毅力号之前遇到的任何东西都密集得多，到处都是这些大岩石。”“我们不想绕过它，因为这会花费我们几周的时间。更多的驾驶时间意味着更少的时间用于科学研究，所以我们就直接投入了。”

6月26日，毅力号进入雪堆峰东缘。包括科学团队想要检查的两个巨石停靠站，穿过斯诺德里夫特的直线路线将覆盖1,706英尺(520米)。当漫游者于7月31日离开巨石场的西边缘时，它已经记录了2,490英尺(759米)，其中大部分额外距离是由于AutoNav在用于规划路线的轨道飞行器图像中不可见的岩石周围操纵而产生的。。

德尔塞斯托说：“如果去掉专门用于任务科学的火星日，那么穿越雪堆峰只需要6个自动驾驶火星日，这可能比好奇号快12个火星日。”“当然，团队中的每个人都知道，我们只有站在巨人的肩膀上才能达到这种水平。旅居者号、勇气号、机遇号和好奇号是开拓者。”

踩在巨人的车轮上

自1997年第一艘火星探测器开始躲避岩石以来，某种形式的硅基导航器就一直在使用。当时，微波炉大小的Sojourner需要每隔5.1英寸(13厘米)停下来，以便其计算机大脑评估其运行状况。在继续前进之前先了解新的环境。下一款火星探测器——高尔夫球车大小的勇气号和机遇号(2004年抵达)——可以行驶最远1.6英尺(0.5米)的距离，然后它们也必须停下来思考下一步行动。

好奇号于2012年登陆，最近进行了软件升级，以帮助做出驾驶决策，但毅力号具有多个优势：凭借更快的相机，漫游车可以足够快地拍摄图像以实时处理其路线，并且它还有一台额外的计算机完全致力于图像处理，无需停下来决定下一步行动。

“我们的漫游车是古老格言‘两个大脑比一个大脑更好’的完美例子，”该论文的第一作者、喷气推进实验室机器人操作任务的首席工程师万迪·维尔马(VandiVerma)说。“毅力号是第一个拥有两个计算机大脑协同工作的漫游车，使其能够即时做出决定。”

这种自主能力让“毅力”号创造了火星越野的新纪录，包括单日行驶距离1140.7英尺(347.7米)和未经人工审核的最长行驶距离：2296.2英尺(699.9米)。但这些成就是在火星车行驶穿过杰泽罗陨石坑底部相对平坦的地形时取得的，没有大岩石和其他陨石坑挡住它的路。这就是为什么最近在布满巨石的雪堆峰上的航行甚至给计划漫游车郊游的工程师留下了深刻的印象。

新战役新地形

虽然巨石场可能位于“毅力”号隐喻的后视镜中，但更多的驾驶挑战还在后面。9月7日，火星车穿越“曼杜墙”开始了第四次科学活动，这是一条沿着杰泽罗陨石坑西缘内缘分隔两个地质单元的起伏山脊线。轨道数据表明该地区充满了碳酸盐，这可能会提供有关火星环境历史的宝贵数据，并保存古代微生物生命的迹象(如果该地区存在的话)。

帕萨迪纳加州理工学院毅力项目科学家肯·法利表示：“漫游者科学团队可以观察火星地平线上的特征并将其归档以供将来考虑的时代已经结束。”“我们必须保持警惕，因为毅力号的自主能力可以使我们在一个太阳光上看到的远处的东西出现在另一个太阳光的前面，甚至后面。”

新的勘探可能性带来了新的挑战：破碎的基岩、更高的斜坡、沙丘，以及毅力号不久的将来的小型撞击坑。

“这个新地形肯定会给我们和AutoNav带来一些挑战，”毅力号机器人操作副组长马克·迈蒙(MarkMaimone)说。“但这就是科学所在。我们已经准备好了。”

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