Роботы-американцы на Марсе. Часть третья: сонная погоня за зимним Солнцем

Приближающаяся марсианская зима заставляет инженеров придумывать разнообразные уловки, способные повысить шансы роверов на выживание. Главной проблемой будет не низкая температура сама по себе (она сейчас уже и так очень низка), а нехватка солнечного света для нормальной работы батарей.

Марсоходы Spirit и Opportunity готовятся к самому тяжёлому испытанию в своей "карьере" — марсианской зиме.

Однако это не будет примитивная спячка, как у медведей в берлоге.

Простое отключение почти всех потребителей энергии на борту ровера не может служить гарантией того, что он "проснётся" весной, которая наступит примерно через шесть месяцев (сезоны на Марсе длятся почти вдвое дольше, чем на Земле).

 

 

Зима в южном полушарии Красной планеты наступит в середине сентября. Температуры ожидаются на уровне минус ста градусов по Цельсию.

Это страшно лишь на первый взгляд. Уже сейчас, марсианской осенью, роверам приходится работать при температуре всего на несколько градусов выше.

Вообще-то, не это — главная проблема. Чувствительную электронику внутри марсоходов защищает удивительный изоляционный материал — аэрогель — о котором мы рассказывали, а также золотое покрытие, отражающее обратно внутрь инфракрасное излучение аппаратуры.

Облака на одном из снимков, переданных Opportunity — зимой их будет больше (фото с сайта marsrovers.jpl.nasa.gov).

Так что, пока в машинах есть какая-то "электрическая" жизнь, дающая тепло — они не замёрзнут.

Но вот вопрос: не настанет ли день, когда запаса энергии у машин не хватит?

Spirit, к примеру, работает в 14 градусах к югу от экватора. С учётом наклона оси планеты направление на Солнце составляет почти 40 градусов от вертикали. Это также сильно влияет на выработку энергии, как и постоянно укорачивающийся день, и нарастающий слой пыли на солнечных элементах.

Если в начале миссии, марсианским летом, машины могли получать тысячу Ватт-часов энергии в день, то сейчас 350-400 Ватт-часов.

И что обидно — солнечные батареи роверов не могут наклоняться в стороны, чтобы полнее ловить слабые лучи дневного светила.

"Но если нельзя наклонить панели, может наклонить сам ровер?" — задумались инженеры миссии.

Так называемый "тёплый ящик электроники" (warm electronics box), хорошо защищённый теплоизоляцией (иллюстрация с сайта marsrovers.jpl.nasa.gov).

И был придуман гениальный ход. Используя стереосъёмки окрестностей, компьютерщики составили трёхмерные карты обширных пространств вокруг роверов.

Специальная программа вычислила положение Солнца на небе в течение этой зимы, его путь от горизонта до горизонта и, наконец, составила цветную карту "возможностей зарядки батареи", представляющую собой угол между нормалью к поверхности в конкретной точке пейзажа и направлением на источник живительного света.

Кроме того, машина вычислила, куда упадут тени.

С помощью этих карт инженеры будут составлять для роверов виртуозный танец. Они не будут сидеть всё время на одном месте. Экономными шажками они будут "перепрыгивать" с одной "горячей" (самой наклонённой на север) точки к другой, таким образом, чтобы всегда сохранялся наклон корпуса марсохода в сторону экватора.

Маленькие холмики и впадины станут союзниками машин в максимально возможном сборе света — роверы всегда будут двигаться по северным сторонам выступов и по южным сторонам впадин.

Одна из карт зон, наиболее выгодных для зарядки батарей. Синие области — самые лучшие, зелёные — невыгодное положение машины, красные — слишком малая зарядка (иллюстрация с сайта marsrovers.jpl.nasa.gov).

Учёные утверждают, что даже один-два градуса разницы в наклоне машины может дать существенную прибавку энергии, или, если ошибиться с направлением — отнять её.

Эти принципы применяются уже сейчас, и потому роверы генерируют 410 Ватт-часов энергии, вместо 350, которые были бы доступны им на горизонтальных поверхностях.

Такая "неспящая спячка" будет сочетаться с экономными днями, когда в роверах практически ничего не будет происходить, кроме зарядки батарей. Да и в активные дни работа машин будет сокращена до ничтожных полутора часов. Научные исследования придётся ограничить ближайшими участками к нынешним точкам нахождения машин.

Ещё одна необычная энергосберегающая мера — изменение в программе "защиты от ошибки", так, чтобы в случае компьютерных сбоев "инстинктивные" действия машин запускали минимум требующих такой бесценной энергии действий.

Майкл Симс (Michael Sims), один из учёных миссии, пояснил: "Поскольку мы придумали эти способы, мы получили больше энергии, и это дало нам намного больше вариантов действий. Если мы непрерывно и правильно будем выбирать пути для роверов, нам, возможно, даже не придётся зимовать в течение марсианской зимы. Мы, вероятно, должны будем замедлиться, но пока у нас будет возможность поддерживать уверенный набор энергии, мы сможем иметь рабочий день, который даже будет включать использование руки ровера и её инструментов".

Так что спячка машин может оказаться довольно активной. Верно же говорят — не спи, замёрзнешь!

Продолжение следует.

Статья получена: Membrana.ru