company_banner

Что происходит на Марсе и при чем здесь облака

    …По статистике, 100% населения Марса — роботы.

    В последние дни только ленивый не смотрел репортажи о марсоходе Perseverance (Персеверанс, ударение на последнюю «е»). В интернете можно даже послушать ветер красной планеты, он едва пробивается сквозь зуммер механических сочленений марсохода.

    Сегодня мы немного сменим акценты и поговорим о вещах более приземленных. Какие технологии обеспечивают работу марсохода? Как задействованы в изучении космоса облачные компании? И в целом — каковы планы человечества на марсианские земли в рамках амбициозной миссии.

    Облачные вычисления помогают марсоходу не сбиваться с пути

    Не так давно Amazon Web Services (AWS) рассказала, какую роль облачные вычисления играют в обработке данных, поступающих с Perseverance.

    В течение всей миссии NASA собирается хранить и обрабатывать массивы информации, поступающей с Марса, в облаке AWS. На минуточку, каждый день марсоход присылает рекордное количество фотографий, аудио- и видеозаписи. 

    Представитель AWS Хайме Бейкер вручает царь-билет на мыс Канаверал победителю конкурса Name the Mars Rover 2020 Алексу Мэзеру и его семье. Фото: (НАСА / Обри Джеминьяни)
    Представитель AWS Хайме Бейкер вручает царь-билет на мыс Канаверал победителю конкурса Name the Mars Rover 2020 Алексу Мэзеру и его семье. Фото: (НАСА / Обри Джеминьяни)

    Напомним, в течение 2020 года в США проводился конкурс на самое удачное имя для новой марсианской миссии.

    Изучить фотографии, сделанные аппаратом, можно на официальном сайте NASA.

    В частности, в облаке AWS обрабатываются данные о перемещении Perseverance и том, как он справляется с рельефом. А все фотографии, поступающие с Марса, в необработанном виде отправляются в облако AWS и становятся доступны пользователям по всему миру. Благодаря облачным технологиям NASA удалось всего за несколько часов транслировать 150 ТБ медиаданных и справиться с обработкой до 80 000 запросов в секунду. Впечатляющие цифры, которые совершенно невозможно представить в рамках классической инфраструктуры.

    Но трансляцией фотографий дело не ограничивается. Облачные мощности задействованы и для продвинутой системы поиска пути. За прошедшие дни Perseverance смог передать на землю информацию более чем о 200 миллионах точек поверхности Марса. По заявлению NASA, эти данные помогут скорректировать пути перемещения будущих марсоходов и увеличат их скорость на 40%. 

    Кадр из сериала «Теория большого взрыва». Воловиц загнал марсоход в канаву.
    Кадр из сериала «Теория большого взрыва». Воловиц загнал марсоход в канаву.

    «Чтобы управлять движением марсохода, [инженерам] необходимо видеть его глазами. Соответственно, отправлять пакеты с новыми инструкциями и получать обратную связь нужно как можно быстрее. Чем больший путь сможет пройти марсоход и чем больше образцов получится добыть, тем успешнее окажется миссия» — говорят эксперты AWS. В некотором смысле современный марсоход походит на смартфон на колесиках. 

    Приблизительная программа миссии. Информация с сайта NASA.
    Приблизительная программа миссии. Информация с сайта NASA.

    После благополучной посадки 18 февраля марсоход пробудет на планете как минимум один марсианский год (порядка 687 земных дней). 

    В его задачи входит:

    • обнаружить горные породы, которые сформировались под влиянием окружающей среды, способной в далеком прошлом поддерживать микробную жизнь; 

    • собрать образцы грунта и камней, в которых могли сохраниться химические следы (биосигнатуры) древних живых организмов, если они вообще существовали; 

    • высверлить пробы в 30 перспективных точках планеты и законсервировать их на поверхности для дальнейшего изучения; 

    • протестировать гипотезу о возможности производства кислорода из углекислого газа, который содержится в атмосфере (для будущих человеческих колоний).

    Здесь вы сможете посмотреть разнообразные видеоматериалы о миссии.

    Микрофоны на Марсе

    В задачи миссии Mars 2020 входит, среди прочего, и изучение геологических особенностей планеты. Для этого Perseverance снабжен массой щупов и датчиков, которые позволяют не только собрать образцы грунта, но и произвести их базовый анализ прямо на месте.

    Но зачем на Марсоход повесили микрофон? Вряд ли ученым удастся подслушать разговоры «зеленых человечков» — речь идет о поиске следов микроорганизмов. AWS объясняет это так:

    «Различные датчики марсохода собирают массу научных данных: состав атмосферы, скорость ветра и погода на Марсе. Микрофоны же записывают звуки планеты. Предполагается, что NASA обработает медиатеку, собранную Perseverance, и выложит её в открытый доступ. Это даст простым пользователям подключиться к изучению Марса наравне с учеными».

    Выше — местоположение марсохода на момент публикации статьи. Интерактивная карта доступна на сайте NASA.

    Послушать аудиозаписи, сделанные во время миссии, можно здесь.

    Для хранения полученных с Марса данных используются облачные хранилища. Но, разумеется, это не единственная технология, которая поддерживает космическую миссию. 

    Космические вертолеты

    Чуть выше мы сравнили медиа-возможности марсохода с функционалом смартфона. Разумеется, на практике все гораздо сложнее. Perseverance — это сложная научная лаборатория весом в целую тонну. Кроме того, у марсохода есть крошечный (менее 2 кг) летающий дрон-компаньон Ingenuity.

    Крошка-вертолет на базе открытого ПО и компонентов, находящихся в свободной продаже
    Крошка-вертолет на базе открытого ПО и компонентов, находящихся в свободной продаже

    Если всё пойдет по плану, Ingenuity станет первым вертолетом на Марсе. Но важно понимать: расстояние от Земли до Марса составляет 11 световых минут. Это очень много. Если марсоход еще может делать перерывы, чтобы дождаться новых управляющих команд, у летающего аппарата такой возможности нет. Добавьте сюда еще и более разреженную, чем на Земле, атмосферу, и пониженную гравитацию, и «летательная» миссия покажется и вовсе невыполнимой.

    Строго говоря, особых надежд на Ingenuity ученые не возлагают. Это, скорее, демонстрация технологии, чем полезный инструмент. Если дрон разобьется, основная миссия продолжится в штатном режиме.

    Ingenuity в реальном размере
    Ingenuity в реальном размере

    Поскольку управлять Ingenuity вручную невозможно, инженеры NASA разработали для него специальную программу на базе Linux и своего «фирменного» фреймворка F´ (F prime). Главная задача проекта — доказать, что комбинация современного «стокового» железа и программного обеспечения с открытым кодом может поднять летательный аппарат над поверхностью Марса.

    Под капотом у дрона четырехъядерный ARM-процессор Qualcomm Snapdragon 801 на частоте 2,2 ГГц. К слову, это более мощный процессор, чем тот, что установлен на самом марсоходе. NASA важна в первую очередь не производительность, а стабильность: чипы, используемые в космических миссиях, должны соответствовать стандарту High-Performance Spaceflight Computing (HPSC). Разработка таких процессоров и их доскональное тестирование занимают годы. Так как подпроект Ingenuity менее важен, чем Perseverance, ученые решились использовать в нем стандартный «земной» CPU.

    Подробнее о вертолете на сайте NASA.

    Теперь коснемся ПО: непосредственно пилотирующая программа работает на частоте 500 герц. Именно «герц», а не «мегагерц». По словам инженеров, такой частоты опроса датчиков будет вполне достаточно, чтобы вертолет мог стабильно держаться в… назовем это «воздухом».

    В качестве ОС специалисты остановились на Linux. Здесь ничего удивительного: уже много лет космическое агентство использует в своих проектах модифицированные версии этой ОС. Так, на базе Linux работают компьютеры NASA на МКС.

    Что касается фреймворка — любой энтузиаст может бесплатно скачать и использовать его в домашнем проекте. Притом без необходимости закупать дорогое и редкое железо — всё заточено под стандартные off-the-shelf компоненты.

    F´ включает:

    • Архитектуру, разделяющую ПО для полетов на отдельные компоненты с четко определенными интерфейсами.

    • Базовый фреймворк C++ с поддержкой основных возможностей, таких как очереди сообщений и потоки.

    • Инструменты для определения компонентов и связей.

    • Постоянно развивающийся набор готовых к использованию компонентов.

    • Инструменты для тестирования летного программного обеспечения.

    Взлетит или не взлетит — покажет время. Важен сам факт: инженеры и программисты NASA готовы делиться частью своих наработок с любителями электроники по всему миру. Так что, если вы полны желания собрать собственный марсолет — всё необходимое уже есть под рукой. Останется только построить ракету, которая отнесет его к Марсу (или договориться со спецом по полезной нагрузке). :)

    В заключение приведем несколько интересных ссылок от NASA и информационных агентств

    IT-GRAD
    Виртуальная инфраструктура IaaS

    Комментарии 24

      +2

      На панорамной фотографии можно заметить что тени от камней обтрасаваются в разные стороны на три, шесть и девять часов, если можно так выразиться, значит чтобы сделать такое фото понадобилось шесть марсианских часов

        +7
        Вот зря вы сейчас акцент на тенях сделали. Скажут потом, что это освещение в павильоне так выставлено.
          +1
          Это освещение в павильоне так выставлено. Всем известно, Марс, как и Земля плоский.
          0
          а это случаем не из-за 360 градусного обзора, на который мы на панораме смотрим как на плоскость? как раз и получится эффект «тени в разные стороны»
          +3
          После благополучной посадки 18 февраля марсоход пробудет на планете как минимум один марсианский год

          А потом? Полетит дальше?

            +3
            Как всегда, гарантийный срок закончится, и дальше он будет кататься только по воле распределяющих бюджет NASA. Скорее всего удастся выбить деньги на продление миссии, типа аппарат уже там, как это уже много раз делали с другими марсоходами и теми же вояджерами.
              0
              Для продолжения миссии и нужен вау-эффект: картинки, панорамы, звуки. С научной точки там ничего, чего уже не было ранее. Но это позволяет поддержать интерес к работе НАСА и финансирование в бюджете.
              +4
              За прошедшие дни Perseverance смог передать на землю информацию более чем о 200 миллионах точек поверхности Марса.

              В смысле 100 штук 2 мегапиксельных фоток? Поистине невообразимый объем для обработки которого конечно нужна мощность супер мощного облака лярдов этак за 100 :)
              0
              Космические вертолеты

              Это пять.
                +3
                Теперь коснемся ПО: непосредственно пилотирующая программа работает на частоте 500 герц. Именно «герц», а не «мегагерц». По словам инженеров, такой частоты опроса датчиков будет вполне достаточно, чтобы вертолет мог стабильно держаться

                что за бред. Частота опроса датчиков — не равно тактовая частота процессора.
                  0

                  Слишком научпопный стиль. Ещё и акцент на linux такой, будто его там не должно было быть. А что туда ставить, windows server? Или подразумевается, что там должна быть исключительно самописная ОС реального времени?
                  Вот snapdragon 801, это интересно. Интересно будет посмотреть, не умрет ли телефонный процессор от радиации. Хотя если перелёт он вытерпел и отчитался, что всё ОК, то и на Марсе проблем быть не должно.

                    0
                    В выключенном состоянии электроника может вытерпеть больше чем в включенном.
                    А радиациация на поверхности Марса примерно как на МКС.

                  0
                  Вот интересно — если реально найдут жизнь на Марсе — об этом сразу же сообщат в СМИ или наоборот — НАСА будет держать эту информацию в тайне и проводить исследования по-тихому (как в голливудских ужастиках это обычно делают)?

                  Если действительно на Марсе жизнь найдут или следы ее — к Илону Маску выстроится очередь из инвесторов и пилотируемый полет на Марс получит дополнительный импульс и финансы.
                  Есть пока серьезные проблемы типа жесткой радиации в открытом космосе, но это решаемо при наличии хороших инженеров и достаточных ресурсов
                    0
                    Сомневаюсь, что нынешние роверы смогут обнаружить жизнь на Земле. В земных условиях будет фраза «обнаружили в пробах вещество NNN, которое обычно вырабатывают живые организмы». Имхо, для окончательной идентификации «что же было найдено», потребуется отдельная миссия, возможно пилотируемая.
                      0
                      Если найдут жизнь на Марсе, то пилотируемые миссии возможно отменят, чтобы ненароком не занести жизнь с Земли и не уничтожить марсианскую.
                      Будут отправлять только роботов, предварительно их тщательно дезинфицируя.
                        0
                        или наоборот — НАСА будет держать эту информацию в тайне и проводить исследования по-тихому

                        Кто первый объявит, тот получит небывалый научный (и денежный, чего уж там стеснятся) джекпот. В случае, если, например, эти следы найдут китайские ученые, то именно они и получат звездопад из нобелевок и всяких других научных почестей. Сомнительная перспектива для НАСА.
                          +1
                          В науке есть такое правило: сделал открытие — подожди до завтра, вдруг фигня какая-то в цифры закралась (в 99% случаев так и есть).
                          0
                          Если действительно на Марсе жизнь найдут или следы ее — к Илону Маску выстроится очередь из инвесторов и


                          Да ничего не выстроится. Пошумят в интернетах пару недель, отметят интересный факт и забудут. Даже возможно под давлением зеленых всех мастей еще и запрет на полеты продавят «для сохранения уникальной среды, у нас нет планеты номер 3» и всё такое.

                          Очередь выстроится только если там найдут какие-нибудь развалины а-ля база предтеч, протеан и тому подобного, вот тогда туда рванут все и толпами…
                          0
                          Несмотря на то, что Ingenuity не так важен, стоимость разработки Ingenuity составила 80млн$.
                          Так что хотелось бы чтобы побольше полетал.
                            0
                            с какой скоростью интересно при марсианской атмосфере должны лопасти у него крутится, что бы эти два кило таскать
                              0
                              2400 оборотов в минуту, два соосных витна диаметром 1,2м
                                0
                                спасибо!
                                не так и много

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое