ExoMars software består ESA Mars Yard køreprøve

Navigationssoftware bestemt til ExoMars 2020-missionen til den røde planet har bestået en rover-baseret køreprøve på ESA's 'Mars Yard'.

ESA's ExoMars-rover vil køre til flere steder og bore ned til to meter under overfladen af ​​Mars på jagt efter spor til tidligere liv, der er bevaret under jorden.

En halvskala version af ExoMars rover, kaldet ExoMars Testing Rover (ExoTeR), manøvrerede sig forsigtigt gennem de røde klipper og sand på den 9 x 9 m 'Planetary Utilization Testbed', kaldet Mars Yard, del af ESA's Planetary Robotics Laboratory ved ESTEC i Holland.

Omhyggeligt at beregne dens videre rute, ExoTeR udviklede sig med en hastighed på 2 m i minuttet – stadig flere gange hurtigere, end den faktiske ExoMars rover vil køre, som vil fremskride med 100 m pr. Mars-dag.

Den to-dages rover-test blev udført af ESAs robotingeniører, sluttet sig til et hold fra Frankrigs rumagentur CNES i Toulouse. De har mere end to årtiers erfaring med autonom navigation for planetariske rovere, kulminerede i udviklingen af ​​'AutoNav'-pakken af ​​software, der stod for kørsel.

I løbet af 2017 blev ExoTeR videregivet til ALTEC i Italien, stedet for ExoMars' roverovervågnings- og kontrolcenter, at tillade kontrolholdet at træne med den avancerede rover. I december, roveren vendte tilbage til ESTEC for en opgradering til dens autonome navigationsalgoritme.

Navigationstesten fulgte, bekræfter, at softwaren fungerede godt. Næste ExoTeR vender tilbage til Italien, tillader ALTEC-kontrolteamet at få erfaring med at arbejde med den ekstra funktionalitet af autonom navigation.

Den enorme afstand fra Jorden til Mars svarer til en signalforsinkelse på mellem fire og 24 minutter, gør direkte kontrol af ExoMars upraktisk. I stedet vil roveren være i stand til at træffe nogle af sine egne beslutninger.

"I stedet for at sende fuldstændige farefrie baner, som roveren skal følge, autonom navigation giver os mulighed for kun at sende det et målpunkt, " forklarer ESA's robotingeniør Luc Joudrier.

"Roveren opretter et digitalt kort over dens nærhed og beregner, hvordan den bedst når det målpunkt. Når den ser på kortet, forsøger den at placere roveren på alle disse tilstødende steder for at finde ud af, om roveren ville være sikker i hver af disse positioner – eller hvis klipperne er for høje eller terrænet for stejlt.

"Ved at arbejde fra det lokale navigationskort, roveren beregner den sikre vej mod målet og begynder at bevæge sig langs et segment af den beregnede vej, i slutningen af ​​segmentet gentager den den samme kortlægningsproces for at komme videre.

"Det ligner et menneske, der går. Vi ser fremad for at bestemme, hvor vi skal hen, men mens vi går, kigger vi ned for vores fødder og ændrer om nødvendigt kurs for at undgå forhindringer. Når vi har valgt en vej uden forhindringer, vi sørger for, at vi følger den vej for at forblive sikre."

ExoTeR roveren, ligesom ExoMars rover selv, er udstyret med mastmonterede stereonavigationskameraer til digital højdekortlægning. Og mens den kører fremad, den kontrollerer konstant dens fremskridt ved hjælp af et par kameraer i dets frontchassis.

Denne vision-baserede bevægelsessporing fungerer bedre end blot at måle drejningen af ​​roverens hjul, fordi den giver controllere mulighed for at tage højde for enhver hjulslip – rovere på Mars er tidligere blevet fanget i dybt sand, og fortsat hjuldrejning kan faktisk grave dem dybere ind.

ExoTeR roveren, komplet med opdateret software, er nu klar til at vende tilbage til ALTEC i Italien, giver kontrolteamet mulighed for at få erfaring med den ekstra funktionalitet af autonom navigation, før ExoMars' flyvesoftware færdiggøres.

ExoMars' sidste flyvesoftware vil faktisk bære to sæt autonom navigationssoftware, med en anden udviklet af Airbus i Stevenage, Storbritannien.

"Kombinationen skulle give roveren ekstra fleksibilitet, " siger Luc. "Ideen er, at man kan vise sig at præstere bedre i vanskeligere terræn, mens den anden kunne bevæge sig hurtigere langs lettere terræn."