PopSci Q&A: 火星で車を運転するにはどうすればいいですか?

赤い惑星の表面で地球の30日間を過ごした後、火星探査車キュリオシティは首を伸ばし、最初の岩石を焼き、最初の散歩をしました。今後数週間で、岩石をすくったり、穴をあけたり、焼いたりといった初めてのことがさらに続きますが、探査車はほぼ出発の準備が整っており、今後2年間、火星に生命が存在する可能性があるかどうかの調査に取り組みます。

今後 2 年間、JPL のエンジニアたちはこの車を火星で運転し、科学チームが望む場所にキュリオシティを送るために、車輪をどのように回転させるかについて正確に判断します。キュリオシティのドライバーの多くはスピリットとオポチュニティの運転で補助輪を習得しましたが、この 2 つの探査車はまったく異なります。まず、キュリオシティははるかに大きく、原子力で動くため、火星探査ローバーのように、車体を太陽の方向に傾けることは大きな問題ではありません。

しかし、類似点もいくつかある。先代同様、キュリオシティには6つの車輪、頭のようなマストとカメラがあり、エンジニアのチームが一日中かけて旅の細部まで計画する。PopSciは、キュリオシティが新しい家を見回す準備をしていたちょうどその時、探査車の運転手ヴァンディ・トンプキンスに話を聞いた。編集されたインタビューの書き起こしは以下の通り。

PopSci: ようやく車で移動できるようになるまで、なぜこんなに時間がかかるのでしょうか?

ヴァンディ・トンプキンス:着陸時にソフトウェアのバージョンを 1 つだけ変更しましたが、切り替えが必要です。このミッションでは着陸に非常に複雑な要素が絡んでいますが、着陸部分はもう必要ないので、制御システムを更新します。この探査機は移動システムを展開する必要があまりありません。MER はパラシュートを展開して走行しなければなりません。ここでは、それが EDL 中に行われます。私たちは車輪に乗っています。探査機の運転手としての私の気持ちは「さあ、出発だ!」です。しかし、スピリットとオポチュニティは 8 年以上運用されています。時間はたっぷりあります。ですから、すべてのチェックを確実に済ませたいのです。

すべての指示を 1 つのパッケージで送信します。多くの人は、これを火星に電子メールを送信するようなものだと表現します。

PS: いつローバーを切り替えましたか?

VT: MER での私の最後のシフトはソル 3022 でした。考えてみると信じられないことですが、キュリオシティが火星時間で動くため、私はそのシフトをやめなければなりませんでした。MER は延長され、現在は地球時間で動いていますが、地球と火星時間を同時に過ごすことはできません。MER にいた私たちのほとんどは、少なくとも一時的には、キュリオシティだけを担当することになるでしょう。そして 90 日後には、地球時間に戻ります。

PopSci: 火星時間で生活することについてどう思いますか?

VT:私は以前、MER で大学院生として働いていました。ですから、これは私にとって火星への冒険です。とてもワクワクしています。このミッションで何年も働いていると、仲間意識が高まります。休日や週末も働いています。まるでロボットと一緒に現場にいるような感じです。あるいは、キャンプのようなものだと考えることもできます。みんながそこにいて、キャンプファイヤーを囲んで話をします。チームをひとつにまとめるのです。

PS: 両方のローバーを同じ日に運転することはありますか?

VT:可能です。ぜひやってみたいです。オポチュニティでは、何年もかけて平原を走り、エンデバー・クレーターに到着しました。このクレーターは、科学的に非常に大きな可能性を秘めています。まだほとんど行ったことがないのに、すでに素晴らしい科学的発見をしています。前回の勤務で画像を見て、「わあ、これはすごい」と思いました。2 つの素晴らしいものから選べるのはうれしいですね。

PS: Curiosity に何をすべきか指示するにはどうすればいいですか?

VT:時間遅延があるため、火星時間で作業する場合でも、コマンドを送信し、応答を待ってから別のコマンドを送信するということはありません。コマンドのシーケンス全体をローバーに送信します。前日のステレオ画像を取得し、その画像から 3D 地形マップを作成します。画像をゴーグルで見ます。デスクで 3D ゴーグルを装着します。奥行きビューで得られる情報量は驚くほどです。一見無害に見えるものでも、ゴーグルを装着するとすぐに、曲線や、私たちが見ていなかった隙間があることがわかります。

その後、コマンドをシーケンスするツール、ローバー シミュレーターがあります。私は、その内部にあるフライト ソフトウェア エンジンのコードを書きました。これは、私たちの作業をシミュレートするものです。何かトリックがあれば、まず地球上で検出します。

PopSci: 最初にすべてをソフトウェアで実行する理由は? 運転するだけではだめなのですか?

VT:火星に何があるのか​​、正確な情報がないことがよくあります。地形メッシュの特定の地点でデータが欠落しているかどうか、接触が早まるかどうか、漂流中に車輪が滑るかどうかなどです。どこでそれが起こるかは予測できません。だから、興味深いのです。シーケンスを一通り試して、すべての場所について考え、考えられるすべての条件下で「もしこれが起こったら、それでも大丈夫か？」と仮定する必要があります。それから、それを打ち上げます。

PopSci: 360 度の可能性がある中で、どこに行くかをどのように決めるのですか?

VT:科学者がターゲットを選び、私たちはそれが安全で、私たちがそれを捕まえられることを確認します。その後、チーム全員が探査機のシミュレーションを確認します。私たちは 1 日かけてコマンドを確認し、全員がそれにサインした後、探査機にアップリンクします。1 つのパッケージを送信します。多くの人は、これを火星に電子メールを送信するようなものだと説明します。その後、探査機はそれを実行し、その後スリープ状態になります。私たちは 8 時間シフトを 2 回行っています。私は午前 6 時に出勤し [これはチームが火星の太陽を追跡するため、毎日 40 分ずつシフトします]、次の人は午後 3 時に出勤し、その日の夕方までにはアップリンクの準備が整います。

このタイミングは、電力、利用可能なデータ、軌道衛星の準備状況、ディープ スペース ネットワークが利用可能かどうかなど、あらゆる要因によって決まります。その後、データが私たちに送り返され、サイクルが再び開始されます。

PopSci: キュリオシティはオポチュニティのように、どこに行くかを自分で決められるのでしょうか？ それとも「do_Drive」と命令して行かせるのでしょうか？

VT:自律的に処理させても問題ない場合は、条件を組み込んでいます。「この状況に遭遇した場合は、これを行わず、代わりにこれを行います。」場合によっては、地上で特定の科学および工学分析が必要になり、他に何も起こらず、安全な構成のままになることを確認します。私たちが対処するか、意図したとおりに完了しなくても、安全な構成になるようにします。

探査機が想定される場所から外れた場合は、それを検知するチェックがあります。そのために複数のチェックを使用します。行きたくない領域の周りに境界線を設定し、自律ナビゲーション機能も備えています。「この範囲外の地形を見つけたら停止します。」

つまり、単にドライブ コマンドを送信するだけではありません。これらのシーケンスには数十のコマンドが含まれることがあります。その日の複雑さに応じて、100 になることもあります。できることは非常に多くあります。