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.

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.

Model Rover Prototipi ve Curiosity Rover Karşılaştırma Tablosu