Berikut ini adalah kutipan terakhir dari buku baru saya, "Cerita Luar Biasa Dari Luar Angkasa: Pandangan di Balik Layar yang Melihat Misi Mengubah Pandangan Kita tentang Kosmos." Buku ini adalah pandangan ke dalam pada beberapa misi robot NASA saat ini, dan kutipan ini adalah bagian 3 dari 3 yang diposting di sini di Space Magazine, Bab 2, "Kelilingi Mars dengan Keingintahuan." Anda dapat membaca Bagian 1 di sini, dan Bagian 2 di sini. Buku ini tersedia dalam bentuk cetak atau e-book (Kindle atau Nook) Amazon dan Barnes & Noble.
Cara Mengemudi Mars Rover
Bagaimana Curiosity tahu di mana dan bagaimana mengemudi di permukaan Mars? Anda dapat membayangkan insinyur di JPL menggunakan joystick, mirip dengan yang digunakan untuk mainan atau video game remote control. Tetapi tidak seperti mengemudi atau bermain RC, driver rover Mars tidak memiliki input visual langsung atau layar video untuk melihat ke mana rover pergi. Dan seperti di pendaratan, selalu ada waktu tunda kapan suatu perintah dikirim ke bajak dan ketika diterima di Mars.
"Ini tidak mengemudi dalam pengertian interaktif waktu nyata karena jeda waktu," jelas John Michael Morookian, yang memimpin tim pembalap rover.
Judul pekerjaan sebenarnya dari Morookian dan timnya adalah ‘Perencana Rover,’ yang secara tepat menggambarkan apa yang mereka lakukan. Alih-alih 'menyetir' para penemu per se; mereka merencanakan rute sebelumnya, memprogram perangkat lunak khusus, dan mengunggah instruksi ke Curiosity.
"Kami menggunakan gambar yang diambil oleh penjelajah sekitarnya," kata Morookian. “Kami memiliki serangkaian gambar stereo dari empat Kamera Navigasi hitam-putih, bersama dengan gambar dari Hazcams (kamera penghindaran bahaya), didukung oleh gambar berwarna beresolusi tinggi dari MastCam yang memberi kami detail tentang sifat medan. di depan dan petunjuk tentang jenis batuan dan mineral di lokasi. Ini membantu mengidentifikasi struktur yang terlihat menarik bagi para ilmuwan. "
Dengan menggunakan semua data yang tersedia, mereka dapat membuat visualisasi tiga dimensi dari medan dengan perangkat lunak khusus yang disebut Rover Sequencing and Visualization Programme (RSVP).
"Ini pada dasarnya adalah simulator Mars dan kami menaruh Curiosity yang disimulasikan dalam panorama pemandangan untuk memvisualisasikan bagaimana bajak dapat melintasi jalurnya," Morookian menjelaskan. “Kita juga bisa memakai kacamata stereo, yang memungkinkan mata kita melihat pemandangan dalam tiga dimensi seolah-olah kita berada di sana dengan bajak.
Dalam realitas virtual, driver rover dapat memanipulasi adegan dan rover untuk menguji setiap kemungkinan rute mana yang terbaik dan area mana yang harus dihindari. Di sana, mereka dapat membuat semua kesalahan (terjebak dalam gundukan, ujung bajak, menabrak batu besar, mengusir jurang) dan menyempurnakan urutan mengemudi sementara bajak nyata tetap aman di Mars.
“Para ilmuwan juga meninjau gambar untuk fitur yang menarik dan berkonsultasi dengan Rover Planner untuk membantu menentukan jalur. Kemudian kami menyusun perintah terperinci yang diperlukan untuk mendapatkan Rasa Ingin Tahu dari Titik A ke Titik B di sepanjang jalur itu, ”kata Morookian. "" Kami juga dapat menggabungkan perintah yang diperlukan untuk memberikan arah penjelajah untuk melakukan kontak dengan situs menggunakan lengan robotnya. "
Jadi, setiap malam bajak diperintahkan untuk mematikan selama delapan jam untuk mengisi ulang baterainya dengan generator nuklir. Tapi Curiosity pertama-tama mengirim data ke Bumi, termasuk gambar-gambar di medan dan informasi sains apa pun. Di Bumi, Perencana Penjelajah mengambil data itu, melakukan pekerjaan perencanaan, menyelesaikan pemrograman perangkat lunak, dan mengirimkan informasi kembali ke Mars. Kemudian Curiosity bangun, mengunduh instruksi dan mulai bekerja. Dan siklus berulang.
Curiosity juga memiliki fitur AutoNav yang memungkinkan rover untuk melintasi area yang belum dilihat tim dalam gambar. Jadi, itu bisa pergi ke bukit dan ke sisi lain ke wilayah yang belum dipetakan, dengan AutoNav merasakan potensi bahaya.
"Kami tidak menggunakannya terlalu sering karena mahal secara komputasi, yang berarti butuh lebih lama bagi bajak untuk beroperasi dalam mode itu," kata Morookian. "Kami sering mendapati perdagangan yang lebih baik hanya datang pada hari berikutnya, melihat gambar dan berkendara sejauh yang kami bisa lihat."
Ketika Morookian menunjukkan kepada saya berbagai ruangan yang digunakan oleh tim perencanaan penjelajah di JPL, ia menjelaskan bagaimana mereka perlu beroperasi dalam sejumlah rentang waktu yang berbeda.
“Kami tidak hanya memiliki perencanaan rute harian,” katanya, “tetapi juga melakukan perencanaan strategis jangka panjang menggunakan citra orbital dari kamera HiRISE pada Mars Reconnaissance Orbiter dan memilih jalur berdasarkan fitur yang terlihat dari orbit. Tim kami bekerja secara strategis, mencari berbulan-bulan untuk menentukan jalur terbaik. ”
Proses lain yang disebut Supra-Tactical baru akan dilakukan minggu depan. Ini melibatkan perencana sains yang mengelola dan memperbaiki jenis kegiatan yang akan dilakukan bajak dalam jangka pendek. Juga, karena tidak ada seorang pun di tim yang hidup di Mars Time lagi, pada hari Jumat Perencana Rover menyusun rencana selama beberapa hari.
"Karena kami tidak bekerja pada akhir pekan, paket Jumat berisi banyak kegiatan," kata Morookian. "Dua tim paralel memutuskan hari mana bajak akan mengemudi dan hari mana ia akan melakukan kegiatan lain, seperti bekerja dengan lengan robot atau instrumen lainnya."
Namun, data yang diturunkan dari penjelajah selama akhir pekan dipantau, dan jika ada masalah, tim dipanggil untuk melakukan penilaian yang lebih rinci. Morookian mengindikasikan mereka harus melibatkan tim akhir pekan darurat, tetapi sejauh ini tidak ada masalah serius. "Namun, hal itu membuat kita tetap waspada," katanya.
Rover menampilkan sejumlah pemeriksaan keselamatan reaktif pada jumlah kemiringan keseluruhan rover deck dan artikulasi sistem suspensi roda, jadi jika rover menelusuri benda yang terlalu besar, ia akan otomatis berhenti.
Keingintahuan tidak dibangun untuk kecepatan. Itu dirancang untuk melakukan perjalanan hingga 660 kaki (200 meter) dalam sehari, tetapi jarang melakukan perjalanan sejauh itu dalam Sol. Pada awal 2016 bajak telah mendorong total sekitar 7,5 mil (12 km) di permukaan Mars.
Ada beberapa cara untuk menentukan seberapa jauh Curiosity telah melakukan perjalanan, tetapi pengukuran yang paling akurat disebut 'Visual Odometry'. Curiosity memiliki lubang khusus di roda-rodanya dalam bentuk huruf kode Morse, mengeja 'JPL' - anggukan ke rumah tim sains dan teknik rover - di seluruh tanah Mars.
"Visual odometry bekerja dengan membandingkan sepasang gambar stereo terbaru yang dikumpulkan kira-kira setiap meter di atas drive," kata Morookian. “Fitur individu dalam adegan dicocokkan dan dilacak untuk memberikan ukuran bagaimana kamera (dan dengan demikian bajak) telah menerjemahkan dan diputar dalam ruang 3 dimensi antara dua gambar dan itu memberi tahu kita dalam arti yang sangat nyata seberapa jauh Curiosity telah pergi . "
Pemeriksaan yang cermat terhadap trek rover dapat mengungkapkan jenis traksi yang dimiliki roda dan jika tergelincir, misalnya karena lereng tinggi atau tanah berpasir.
Sayangnya, Curiosity sekarang memiliki lubang baru di rodanya yang seharusnya tidak ada di sana.
Masalah Rover
Morookian dan Project Scientist Ashwin Vasavada menyatakan kelegaan dan kepuasan bahwa secara keseluruhan - sejauh ini dalam misi - Curiosity adalah penjelajah yang cukup sehat. Seluruh muatan sains saat ini beroperasi dengan kemampuan hampir penuh. Tetapi tim teknik mengawasi beberapa masalah.
"Sekitar sol 400, kami menyadari roda memakai lebih cepat dari yang kami harapkan," kata Vasavada.
Dan keausan itu tidak terdiri dari lubang kecil saja; tim mulai melihat tusukan dan air mata yang buruk. Para insinyur menyadari bahwa lubang-lubang itu diciptakan oleh batu-batu yang keras dan bergerigi yang dibawa oleh penjelajah selama waktu itu.
"Kami tidak sepenuhnya mengharapkan jenis batu 'runcing' yang melakukan kerusakan," kata Vasavada. “Kami juga melakukan beberapa pengujian dan melihat bagaimana satu roda dapat mendorong roda lain ke dalam batu, membuat kerusakan semakin parah. Kami sekarang mengemudi dengan lebih hati-hati dan tidak mengemudi selama kami di masa lalu. Kami telah mampu meningkatkan kerusakan ke tingkat yang lebih dapat diterima. "
Di awal misi, komputer Curiosity masuk ke 'safe mode' beberapa kali, ketika perangkat lunak Curiosity mengenali masalah, dan responsnya adalah untuk melarang aktivitas lebih lanjut dan menelepon ke rumah.
Perangkat lunak perlindungan kesalahan khusus berjalan di seluruh modul dan instrumen, dan ketika masalah terjadi, bajak berhenti dan mengirim data yang disebut 'catatan acara' ke Earth. Catatan mencakup berbagai kategori urgensi, dan pada awal 2015, bajak mengirim pesan yang pada dasarnya mengatakan, "Ini sangat, sangat buruk." Bor di lengan bajak telah mengalami fluktuasi arus listrik - seperti korsleting.
"Perangkat lunak Curiosity memiliki kemampuan untuk mendeteksi celana pendek, seperti pengganggu sirkuit gangguan tanah yang Anda miliki di kamar mandi," Morookian menjelaskan, "kecuali yang ini memberi tahu Anda 'ini sangat, sangat buruk' alih-alih hanya memberi Anda lampu kuning."
Karena tim tidak dapat pergi ke Mars dan memperbaiki masalah, semuanya diperbaiki baik dengan mengirim pembaruan perangkat lunak ke bajak atau dengan mengubah prosedur operasional.
"Kami sekarang lebih berhati-hati dengan cara kami menggunakan bor," kata Vasavada, "dan jangan bor dengan kekuatan penuh di awal, tetapi perlahan-lahan naik. Ini seperti cara kita mengemudi sekarang, lebih hati-hati tetapi masih menyelesaikan pekerjaan. Itu belum berdampak besar sampai sekarang. "
Sentuhan yang lebih ringan pada bor juga diperlukan untuk batulempung yang lebih lunak dan batupasir yang dijumpai. Morookian mengatakan ada kekhawatiran batu berlapis mungkin tidak tahan di bawah serangan protokol pengeboran standar, dan karena itu mereka menyesuaikan teknik untuk menggunakan 'pengaturan' terendah yang masih memungkinkan bor untuk membuat kemajuan yang cukup ke dalam batu.
Tetapi kesempatan untuk menggunakan bor meningkat saat Curiosity mulai melintasi gunung. Penjelajah melakukan perjalanan melalui apa yang disebut Vasavada sebagai "target kaya, daerah yang sangat menarik," ketika tim sains bekerja untuk menyatukan konteks geologis dari semua yang mereka lihat dalam gambar.
Menemukan Saldo di Mars
Sementara pengalihan di Yellowknife Bay memungkinkan tim untuk membuat beberapa penemuan besar, mereka merasakan tekanan untuk sampai ke Mt. Tajam, jadi "melaju seperti neraka selama setahun," kata Vasavada.
Sekarang di gunung, masih ada tekanan untuk memaksimalkan misi, dengan tujuan untuk melewati setidaknya empat unit batu yang berbeda - atau lapisan - di Mt. Tajam. Setiap lapisan bisa seperti bab dalam buku sejarah Mars.
“Menjelajahi Mt. Tajam menarik, "kata Vasavada," dan kami mencoba untuk mempertahankan campuran antara penemuan yang sangat hebat, yang - Anda benci untuk mengatakan - memperlambat kami, dan semakin tinggi di gunung. Melihat dari dekat batu di depan Anda berarti Anda tidak akan pernah bisa pergi dan melihat batu lain yang menarik di sana. "
Vasavada dan Morookian sama-sama mengatakan itu tantangan untuk menjaga keseimbangan itu setiap hari - untuk menemukan apa yang disebut 'lutut di kurva' atau 'sweet spot' dari optimalisasi sempurna antara mengemudi dan berhenti untuk ilmu pengetahuan.
Lalu ada keseimbangan antara berhenti untuk melakukan pengamatan penuh dengan semua instrumen dan melakukan 'ilmu terbang' di mana pengamatan yang kurang intens dilakukan.
"Kami mengambil pengamatan yang kami bisa, dan menghasilkan semua hipotesis yang kami bisa secara real time," kata Vasavada. "Bahkan jika kita pergi dengan 100 pertanyaan terbuka, kita tahu kita bisa menjawab pertanyaan-pertanyaan itu nanti selama kita tahu kita sudah mengambil data yang cukup."
Sasaran utama Curiosity bukanlah puncak, melainkan sebuah daerah sekitar 1.330 kaki (400 meter) di atas tempat para ahli geologi berharap untuk menemukan batas antara bebatuan yang melihat banyak air dalam sejarah mereka, dan mereka yang tidak. Batas itu akan memberikan wawasan tentang transisi Mars dari planet basah menjadi kering, mengisi celah utama dalam pemahaman tentang sejarah planet ini.
Tidak ada yang benar-benar tahu berapa lama Curiosity akan bertahan, atau apakah itu akan mengejutkan semua orang seperti Spirit dan Opportunity pendahulunya. Setelah berhasil melewati 'misi utama' satu tahun di Mars (dua tahun Bumi), dan sekarang dalam misi yang diperluas, satu variabel besar adalah sumber daya RTG. Sementara daya yang tersedia akan mulai berkurang secara mantap, baik Vasavada dan Morookian jangan berharap bahwa itu akan menjadi masalah selama setidaknya empat tahun Bumi lagi, dan dengan "pemeliharaan" yang tepat, daya dapat bertahan selama belasan tahun atau lebih.
Tetapi mereka juga tahu tidak ada cara untuk memprediksi berapa lama Curiosity akan pergi, atau peristiwa tak terduga apa yang mungkin mengakhiri misi.
Buruk rupa
Apakah Curiosity memiliki kepribadian seperti penemu Mars sebelumnya?
"Sebenarnya tidak, kami sepertinya tidak melakukan antropomorfisasi bajak ini seperti yang dilakukan orang dengan Spirit dan Opportunity," kata Vasavada. "Kami tidak terikat secara emosional dengan itu. Sosiolog sebenarnya telah mempelajari ini. " Dia menggelengkan kepalanya dengan senyum geli.
Vasavada mengindikasikan itu mungkin ada hubungannya dengan ukuran Curiosity.
"Aku menganggapnya sebagai binatang raksasa," katanya dengan wajah datar. "Tapi tidak dengan cara yang jahat sama sekali."
Apa yang muncul untuk menggambarkan misi ini, kata Vasavada, adalah kerumitannya, di setiap dimensi: komponen manusia untuk membuat 500 orang bekerja dan bekerja sama sambil mengoptimalkan bakat semua orang; menjaga rover aman dan sehat; dan membuat sepuluh instrumen berjalan setiap hari, yang terkadang melakukan tugas sains yang sama sekali tidak terkait.
“Setiap hari adalah 'teror tujuh menit' kecil kita sendiri, 'di mana begitu banyak hal harus berjalan dengan baik setiap hari,' kata Vasavada. “Ada sejuta masalah potensial dan interaksi, dan Anda harus terus-menerus memikirkan semua hal yang bisa salah, karena ada sejuta cara yang bisa Anda ganggu. Ini tarian yang rumit, tapi untungnya kami memiliki tim yang hebat. "
Lalu dia menambahkan sambil tersenyum, "Misi ini menarik, meskipun itu binatang buas."
"Kisah-kisah Luar Biasa Dari Luar Angkasa: Pandangan Di Balik Layar tentang Misi Mengubah Pandangan Kita tentang Kosmos" diterbitkan oleh Page Street Publishing, anak perusahaan Macmillan.
