Ingenuity niemal rozbił się z powodu usterki kamery

Wiropłat Ingenuity przebywający na Marsie wpadł w kłopoty, które mogły skończyć się katastrofą - Podczas szóstego lotu tego aparatu NASA, usterka w układzie przenoszącym obraz z kamery spowodowała awarię podkładowego systemu nawigacyjnego. W efekcie Ingenuity omal się nie rozbił.

Ingenuity niemal roztrzaskał się o powierzchnię Marsa

Aby wyjaśnić, do jak niebezpiecznej sytuacji doszło tuż ponad powierzchnią Czerwonej Planety, należy najpierw zrozumieć, w jaki sposób wiropłat Ingenuity szacuje tor lotu i kierunek. W powietrzu urządzenie śledzi swój ruch za pomocą wbudowanej inercyjnej jednostki pomiarowej (IMU), która mierzy przyspieszenia i prędkości obrotowe wiropłatu. Po ekstrapolacji jest w stanie wykorzystać te informacje do oszacowania, gdzie się znajduje, jak szybko się porusza i jak jest zorientowane w przestrzeni. NASA twierdzi, że pokładowy system sterowania reaguje na te oszacowania, dostosowując sygnały sterujące szybkością 500 razy na sekundę.

Zdjęcie Marsa wykonane przez Ingenuity na wysokości 10 metrów. / Źródło: NASA

NASA twierdzi jednocześnie, że gdyby Ingenuity polegał całkowicie na tym systemie, loty nie byłyby dostatecznie dokładne. "Błędy szybko by się kumulowały, a wiropłat ostatecznie gubiłby swój tor lotu" - wyjaśnia Havard Grip, główny pilot Ingenuity w Jet Propulsion Laboratory w NASA. Aby więc zachować większą dokładność, szacunki oparte na IMU są nominalnie korygowane w regularnych odstępach czasu, właśnie za sprawą kamery nawigacyjnej.

Przez większość czasu, gdy Ingenuity znajduje się w powietrzu, skierowane w dół kamery nawigacyjne wykonują 30 zdjęć na sekundę, obrazując powierzchnię. Następnie dane te przesyłają do komputera pokładowego. Ten sprawdza sygnaturę czasową przypisaną do wykonanego zdjęcia. Następnie algorytm przewiduje, co kamera powinna widzieć w danym momencie, biorąc pod uwagę cechy powierzchni, które można rozpiąć na podstawie poprzednich zdjęć wykonanych chwilę wcześniej. Te różnice polegają na różnicach kolorów i wypukłości terenu .

Ostatecznie algorytm sprawdza, gdzie te cechy faktycznie pojawiają się na obrazach. Algorytm nawigacji wykorzystuje różnicę między przewidywaną i rzeczywistą lokalizacją tych obiektów, aby skorygować oszacowania pozycji, prędkości i położenia. Zakłócenia w takim ciągu obrazów zagroził całemu systemowi. Po około 54 sekundach lotu w serii zdjęć wystąpił błąd, który spowodował, że kolejne fotografie miały błędny znacznik czasu.

W związku z tym algorytm dokonywał korekt, które były oparte o błędne dane dotyczące czasu wykonania zdjęcia. Wynikające z tego niespójności sprowadziły Ingenuity na błędny kurs. Na szczęście wiropłat był w stanie wylądować bezpiecznie i w miarę poprawnie (znalazł się niecałe 5 metrów od planowanego miejsca lądowania). Wynika to z zapobiegliwości inżynierów, którzy wyposażyli algorytm w duży margines błędu i posiada tolerancję na takie błędne dane.

Dodatkowo inżynierowie tak zaprojektowali Ingenuity, że podczas procedury lądowania wiropłat nie opiera się już o dane pochodzące ze zdjęć. Taki proces sprawił, że ryzyko awarii było znacznie mniejsze, niż mogło to się wydawać. Paradoksalnie ten błąd pokazał siłę Ingenuity, potwierdzając solidność systemów i podsystemów nawet w przypadku wystąpienia pośrednich awarii.

Ingenuity bezpieczny na powierzchni Marsa. / Źródło: NASA