Menu

Curiosity Rover ve Model Rover Karşılaştırma

Merak edenler için Mars gezegeni üzerindeki son rover olan Curiosity (Merak) ile proje kapsamındaki model roveri sizler için karşılaştırdık. “Şaka mı bu?” Hayır, bu elbette şakacı bir boy ölçüşme tablosu değil. Tablo karşılaştırması benzetim çalışmalarında hangi özelliğin veya faydalı yükün model rovere nasıl yansıtıldığının, uygulandığının veya uygulanacağının gösterimidir.

Bir yandan karşılaştırma kriterlerini anlatalım bir yandan da Mars ile ilgili problemlerden bahsederek konuya girelim. Karşılaştırma tablosu incelediğinde öne çıkan en önemli unsur Dünya ile Mars gezegeni arasındaki uzaklıktan kaynaklı haberleşme gecikmesi olarak öne çıkmaktadır. Bu sebepledir ki; uzak gezegenlere gönderilen sondalar veya rover türü araçlar hiç bir zaman gerçek zamanlı (real time) kumanda edilememektedir. Diğer yandan uzay araçlarından görüntü elde edilmesi de oldukça pahalı sistemlerin sistemlerin karmaşıklığından çok, iletimde kullanılan zamansal uzaklıkla ilgili fizik kurallarıdır.

Konuyu biraz daha açalım ve basitleştirelim…

Mars araçlarından canlı (anlık) video görüntüsü yerine fotoğraf aktarımı kullanılmaktadır. Eğer yapay zeka desteği ve roverin kendi dış çevresel sensörleri ile bir karar verme mekanizması olmasaydı ve rover de zaman gecikmesine dikkat edilmeden bu şekilde kontrol edilmeye çalışılsaydı su sonuç ortaya çıkardı.

Gelen fotoğrafta roverin önünde tehlikeli bir çukur görmüşseniz, roveri durdurma ya da kaçınma manevrası yapmanıza gerek yoktu. Çünkü baktığınız görüntü 20 dakika öncesine (gemişe) ait olduğu için roveriniz de 20 dakika önce o çukura düşmüş olacaktı.

Roverler doğrudan yukarıda ifade edilen şekliyle anlık kontrol edilemedikleri için genel güvenlik prosedürleri ana bilgisayarına önceden yüklenmiş haldedir. Bunlar otonom kontroller olarak da tanımlanabilir ancak bu otonom kontroller roverin Mars yüzeyinde tamamen yapay zeka (AI) ile dolaşması anlamına gelmemektedir. Otonom kontroller çoğunlukla sıcaklık, batarya şarjı, şarj dengesi, haberleşmenin zamanlanması ve haberleşmenin aktif hale getirilmesi ya da denge kontrolü vb. şeklindedir.

Curiosity Rover

Resim. Rover donanımı genel görünüm. Image Credit: NASA/JPL

Her ne kadar roverlerde çift bilgisayar sistemi olsa da, çok iyi bir yazılım da yükleseniz, Mars her zaman tuzaklarla doludur ve uzay araçlarımıza adeta düşmanca davranmaktadır. Ayrıca 220 milyon km ötede ve bilinmeyen bir gezegende üstelik anlık kontrol edemediğiniz bir roveri hareket ettirmek zorlu bir süreçtir. Hiç bir makine algısı insan sezileri kadar güçlü bir yapıya sahip değildir. Ona ne yapacağını siz öğretirsiniz, ancak bir risk değerlendirmesi için de elinizde yeterli verileri ve istatistiklerin olması gerekir.

Bu konuda geçmişte yaşanan Sprit (Ruh) isimli rover problemi buna örnek sayılabilir. Mayıs 2009’da gelen fotoğrafların incelenmesi ve rotanın belirlenmesinden sonra gönderilen komut akabinde; ilerleme esnasında rover tekeri görünüşte düz ve problemsiz görünen ancak pudra yapısına sahip bir çukura saplanmıştı.

Model rover ile sunucu haberleşmesinde de özelikle bu konuya ağırlık verilmiş olup, Mars on Earth Project ana yazılımı da rover komuta konusunda Dünya-Mars arasındaki gecikmeyi yazlım üzerinden benzetim yapacaktır.

Aracın mekanik donanımı ve motor teker birleşimi buradan kurtulmaya nispeten yeterli olsa da, kurtarma için aracın yapması gereken manevra  aracın tehlikeli eğimde kendini korumaya alma limitinin üzerinde kalmıştı. Yaklaşık 8 ay boyunca süren bilgisayar modelli manevra simülasyonları ve komutlar da işe yaramayınca Ocak 2010’da kurtarma çalışmaları durdu ve nihayetinde Mart 2010’da da bütün iletişim kesilmişti. (Not: Rover kullanımını geniş kapsamlı başka bir yazıda model rover üzerinde anlatım desteği ile daha detaylı incelenecektir).

Kamera Görüntüleri Yeterli Mi?

Bilim insanları bugün için akıllı telefonların bile 50 MP çözünürlüğü yakaladığı dönemde pekala roverler için yüksek çözünürlüklü kameralar üretme bilgi ve becerisine sahiptir. Ancak sorun yüksek çözünürlükten daha çok bu elde edilen büyük verinin X-Band üzerinden Dünya’ya kayıpsız bir şekilde iletimidir. Haberleşmenin nasıl gerçekleştiğini Derin Uzay Ağı-DSN makalemizden ayrıntılılı bir şekilde okuyabilirsiniz. Bu nedenle roverin çektiği fotoğraflar tek seferde değil, parçalı paketler halinde gönderilir ve daha sonra yazılımla birleştirilir, görüntü işlemine tabi tutularak kullanıcıya sunulur. Tablodaki karşılaştırmada konu sadece anlamsal ve ana işlev bakımından ele alınmıştır.

Termal Sıcaklık

Curiosity rover güç ünitesi zaten yeterli ısıtma sağladığı için bu konuda düşük dereceli termal ısı problemi olmayacaktır. gezegen sıcaklığının ise en sıcak dönemde dahi 20-25 dereceyi geçmemesi de aşırı sıcaklık anlamında yine termal ısı problemi olmasını engelleyicidir. Termal anlamda stabil tutulması gereken sistemler bilgisayar donanımları olarak görülebilir ki bunlar genelde gövde içinde korumada ve gerektiğinde Li-Ion pillerle de desteklenebilen ısıtıcılı yataklarla korunmuştur.

Model rover da yine benzetim için yine de dış atmosfer sıcaklığı, araç içi sıcaklık, motor sıcaklığı ve batarya sıcaklığı vb. bilgiler telemetre ile kullanıcı ekranına aktarılmaktadır.

Rover Bilgisayarı/İşlemci

RAD750, BAE Systems Electronics tarafından üretilen radyasyonla sertleştirilmiş tek kartlı bir bilgisayardır. RAD750, uydularda ve uzay araçlarında yaşanan yüksek radyasyon ortamlarında kullanım içindir. Aynı işlemci Mars yörüngesinde olan Mars Reconnaissance Orbiter’de ve Mars yüzeyinde bulunan InSight aracında da de kullanılmaktadır. -55 ile +125 derece arasında çalışabilen bu işlemci yaklaşık 300’den fazla uyduda ve uzay aracında başarıyla kullanılmıştır.

Güç Üretimi

Mars roveri ana güç kaynağı olarak Plütonyum kullanmaktadır. plütonyumun radyoaktif bozunumunun ısısından elektrik üreten bir radyoizotop güç sistemidir.  Model rover güç bütçesinde detaylı olarak inceleneceği üzere 18650 pil modeli ve güneş paneli karşılaştırması incelenecektir, ancak tabloya pil bazlı karşılaştırma eklenmiştir.

Mars rover üzerinde bulunan sensör ünitelerine kısaca bir göz atalım. Bu sistemler her ne kadar karmaşık ve çok gibi görünse de Mars atmosferi, yüzey ve diğer organik yaşam arama adına bir çok bilim insanının yoğun emekleri ile ortaya çıkarılmış adeta yürüyen bir bilim laboratuvarı ifade etmektedir. Bilim insanları da bu nedenle her rover görevinde olabildiğince veri toplayabilecekleri sistemleri yerleştirmişlerdir. Aşağıdaki listedeki bilimsel yükler karşılaştırmaya eklenmemiştir.

Sistem/Ünite/Sensör Adı Sistem/Ünite/Sensörün Görevi
Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS) Kaya ve toprak yapısı incelemede kullanılan Alfa Parçacık ve
X-Işını görüntüleme ünitesi
Chemical and Mineralogy (CheMin) Toz kaya örneklerinin kimyasal incelemesi için kullanılan ünite
Sample Analysis at Mars (SAM) Organik kimyasallar ve hafifi elementleri araştırma ünitesi
Radioation Assessment Detector (RAD) Uzay ve güneş kaynaklı radyasyon ölçüm
Dynamic Albedo of Neutrons (DAN) Yeraltı donmuş sıvı su araştırmada kullanılan ünite
Mars Science Laboratory Entry
Descent and Landing Instrument (MEDLI)
Mars Bilim Laboratuvarı Enerji İniş ve İniş Aracı
Mars Hand Lens Imager (MAHLI) Jeolojik yapı inceleme için yakın plan görüntüleme, mineral ve
doku inceleme sistemi.
Mars Descent Imager (MARDI) İniş görüntüleyici sistem

Model Rover Prototipi ve Curiosity Rover Karşılaştırma Tablosu

Model Rover (Dünya’da)

Mars Rover ( Curiosity )

Faydalı Yük Koruma

Gövde içi

Gövde içi (The Rover Compute Element-RCE) bölümünde.

İşlemci

Çift çekirdekli 32 Bit CPU

PowerPC 750 Mimarisi ile radyasyonla sertleştirilmiş merkezi işlemci: BAE RAD 750. 200 MHz. (Spirit ve Opportunity’nin bilgisayarlarından 10 kat daha hızlı)

Hafıza

Dahili 520 KB SRAM, harici 4 M PSRAM

2 GB Flash bellek (Ruh veya Fırsattan ~ 8 kat daha fazla) 256 MB DRAM ve 256 kB. EEPROM bellek.

IMU

MPU6500 6 Eksen İvme ve Gyro Sensörü. Eğitim durumu ölçümü için

3 Eksen (Dikey-Yatay-Yan) Ataletsel Ölçü Ünitesi. Eksen ve yalpa hareketi ile aracın eğim durumunu ölçmek için

Sıcaklık İzleme

Pil bloku, motor ve gövde içi sıcaklık izleme

Dahili ve harici sensör yapısı mevcut.

Ana Kamera Benzetim

Ana Kamera

ESP32CAM, 2MP, 600X600 pixel)

MastCam ünitesi 2MP, 1600X1200 piksel

Vizör/Lens

Tek

Çift

Lens

f/ 65 derece

f/8

Hafıza

4GB SDCard

8GB

Çekim

2.500

5.500 çekim

Format

Jpeg / Video

Jpeg /Video

Streo Çekim

Mono (Yapay Streo/3D)

Streo

Video

160x120x2 kare (QQVGA)

10 Kare/sn 720p

Kamera Dönüş

Yatay

Yatay-Dikey

Mars-Dünya Arası İletişim Benzetim

Komuta

Zaman gecikmeli

Zaman gecikmeli

İletişim Gecikmesi

1 dk.

Mars konumuna bağlı olarak yaklaşık 20 dk

İlk Veri Aktarıcı

25 metre WI-FI çoklayıcı

Mars Reconnaissence Orbiter uydusu

Analiz Benzetim

Kaya Toprak

Lazer+Kamera

ChemCam (Lazer+Kamera)

Atmosferik Ölçüm Benzetim

Sıcaklık

MTO Ünitesi

Çevre İzleme Sensörü (REMS)

Nem

MTO Ünitesi

Çevre İzleme Sensörü (REMS)

Rüzgar

Çevre İzleme Sensörü (REMS)

Basınç

MTO Ünitesi

Çevre İzleme Sensörü (REMS)

Rakım

MTO Ünitesi

Çevre İzleme Sensörü (REMS)

UV Radyasyon

Çevre İzleme Sensörü (REMS)

Ana Güç Kaynağı

Ağırlığı

191 Gr.

4.8 Kg. Plutonyum.

Üretilen Güç

29.6Watt

100Watt’tan biraz daha fazla

Yeri

Arka

Arka

Yedek Güç Kaynağı Benzetim

Kaynak Türü

1 Adet Li-Ion pil.

2 Adet Li-Ion Pil.

Derin Uzay Ağı (Deep Space Network-DSN) Benzetim

Uzaklık

300 Km

55-220 milyon Km.

Beğen  2
Yazar

Dünya'daki Mars Projesi (Mars on Earth Project) kurucusu, proje tasarım ve mekanik sorumlusu. TÜBİTAK / ARBİS-Araştırmacı. Amatör telsiz çağrı işareti TA2IRU.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir