看NASA“毅力号”如何避免碰撞和激光击穿情况的发生

摘要:

NASA的“毅力号”火星车有着许多的移动部件,包括机械臂、钻头、桅杆、仪器罩、高增益天线和移动系统。在运动过程中跟火星车体或火星表面发生意外碰撞都可能会造成无法修复的损坏。此外,SuperCam仪器向表面发射LIBS激光以产生等离子体并进行光谱分析,对此,团队成员也要防止激光射到火星车的任何部分。

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为了避免这种情况,“毅力号”使用其漫游者碰撞模型(Rover Collision Model)飞行软件来检查即将到来的移动和激光发射并在可能发生碰撞之前自主地停止任何活动。为了进行机械臂碰撞检查,“毅力号”将下一个机械臂的移动投射到未来并检查在该移动中的任何一点是否会跟漫游者身体发生碰撞。如果预测的移动没有意外的碰撞,那么它就会允许开始运动。但有时,机械臂确实需要非常接近硬件甚至接触到漫游者身体的其他部分,如在对接过程中交换钻头或缓存样本。漫游者知道什么时候接触是故意的并允许它们发生。当“毅力号”使用AEGIS自主选择机载科学目标时,它使用漫游者碰撞模型来过滤掉任何可能导致碰撞的目标,然后再选择一个目标进行SuperCam瞄准。

通常情况下,操作团队每一个太阳日就会向漫游车发送一次命令,如果其中一些活动没有按计划进行那么“毅力号”需要保护自己。如果演习遇到哪怕是一个小故障,好比第374个太阳日,机械臂也可能会出乎意料地仍在漫游车的前面并接触到目标。第二天早上,在同一计划的继续中,计划中的LIBS发射会被指向一块现被机械臂挡住的岩石。在第375个太阳日,这一点被漫游者碰撞模型优雅地避开了。

碰撞检查会自主进行,所以操作团队通常不会执行任何明确的指令。除非一个动作在地面模拟过程中没有通过碰撞检查并需要调整,否则操作团队甚至可能没有注意到它。漫游者碰撞模型是该任务团队设计和编程的飞行软件模块之一。截至第460个太阳日,该探测器已经在火星上执行了64000多次碰撞检查并且都没有出错,其在预期的地方都报告了碰撞情况。

眼下,“毅力号”已经抵达Hogwallow Flats。它在进行一些令人兴奋的科学调查时将要检查出更多的碰撞。

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