CP v2

Tag: Jet Propulsion Laboratory

  • NASA palydovas YAM-9 keičia žaidimą: DI pats atpažįsta objektus ir apdoroja vaizdus orbitoje

    NASA palydovas YAM-9 keičia žaidimą: DI pats atpažįsta objektus ir apdoroja vaizdus orbitoje

    Analizė vyksta dar kosmose

    Palydovai kasmet fiksuoja vis detalesnius Žemės vaizdus, tačiau daugeliu atvejų jų analizė vis dar atliekama Žemėje: duomenys persiunčiami į antžemines stotis, o tada apdorojami žmonių ar algoritmų. Toks kelias kainuoja laiką, ryšio resursus ir dažnai reiškia, kad svarbi informacija pasiekia sprendimų priėmėjus per vėlai.

    NASA programoje NAVI-Orbital pristatytas sprendimas šį modelį keičia iš esmės: dalis analizės perkeliama į orbitą. Tai leidžia palydovui greičiau atrinkti, kas yra svarbu, ir sumažinti duomenų srautą, kurį būtina siųsti į Žemę.

    YAM-9 ir „Loft Orbital“ proveržis

    Projekte pagrindinis vaidmuo tenka palydovui YAM-9, kurį kūrė NASA Jet Propulsion Laboratory ir technologijų startuolis „Loft Orbital“. Palydove įdiegta sistema, valdoma DI, gali apdoroti užfiksuotus vaizdus tiesiog kosmose, nelaukiant, kol visi duomenys bus parsiųsti į antžeminius centrus.

    Tokį požiūrį diktuoja ir praktiniai kosminių misijų apribojimai: palydovams svarbus kiekvienas kilogramas, o energijos bei skaičiavimo resursai yra riboti. Dėl to ieškoma mažesnių, efektyvesnių modelių ir aparatinės įrangos, galinčios dirbti realiomis orbitos sąlygomis.

    Kaip veikia vaizdų supratimas

    YAM-9 naudojami „Google“ „DeepMind“ „Gemma 3“ modeliai, pritaikyti veikti ribotų resursų aplinkoje. Tai vadinamieji vaizdo ir kalbos modeliai, galintys analizuoti vaizdą ir pateikti apibendrinimą tekstu, todėl palydovas gali atpažinti objektus, pavyzdžiui, kelius, tiltus ar vandens telkinius.

    „Procesą koordinuoja kelių agentų architektūra: koordinatorius valdo vykdymą, detektorius analizuoja ir apibendrina vaizdus, o dialogo agentas leidžia operatoriams užduoti klausimus apie rezultatus“, – teigiama projekto tyrėjų paaiškinime.

    Atliekant bandymus Žemėje, analizuojant apie 7 960 vaizdų, sistemos tikslumas siekė 88,2 proc. Kosmose kol kas apdoroti tik keli vaizdai, tačiau planuojama plėsti testavimą ir didinti realių orbitinių scenarijų apimtį.

    Kodėl tai svarbu realioms krizėms

    Vaizdų apdorojimas orbitoje gali būti ypač naudingas, kai laikas kritinis: stebint potvynius, gaisrus, nuošliaužas ar infrastruktūros pažeidimus. Vietoje milžiniškų „žalių“ duomenų paketų galima greičiau gauti atrinktą, apibendrintą informaciją ir tik svarbiausius kadrus, taip taupant ryšio kanalus.

    Tokia kryptis dera su platesnėmis kosmoso pramonės tendencijomis, kai vis daugiau dėmesio skiriama autonomijai: palydovai ne tik fiksuoja vaizdą, bet ir patys nusprendžia, ką verta siųsti į Žemę. Tai ypač aktualu didėjant palydovų skaičiui orbitoje ir augant duomenų kiekiams.

    Panašios idėjos vystomos ir Europoje. Pavyzdžiui, Lenkijos įmonės KP Labs palydovas Intuition-1, iškeltas 2023 metų pabaigoje, taip pat naudoja DI principus, kad dalį analizės atliktų orbitoje, o į Žemę perduotų jau apdorotus rezultatus.

  • NASA bando naują DI lustą kosmosui: žada iki 500 kartų spartesnį skaičiavimą

    NASA bando naują DI lustą kosmosui: žada iki 500 kartų spartesnį skaičiavimą

    Skrydis tolyn reiškia daugiau autonomijos

    Kuo toliau nuo Žemės skrenda aparatai ir įgulos, tuo labiau reikia sistemų, galinčių veikti beveik be žmogaus įsikišimo. Tai ypač aktualu Mėnulio ir Marso misijoms, kur ryšio vėlavimas apsunkina operatyvų komandų perdavimą ir duomenų gavimą.

    NASA pabrėžia, kad autonominis duomenų apdorojimas gali pagreitinti mokslinių rezultatų gavimą, nes dalis analizės atliekama pačiame kosminiame aparate. Taip mažėja poreikis nuolat siųsti didžiulius duomenų kiekius į Žemę ir laukti atsakymų.

    HPSC procesorius kuriamas su „Microchip Technology“

    Siekdama spręsti augančio duomenų srauto problemą, NASA per Game Changing Development programą vysto High Performance Spaceflight Computing sistemą, trumpinamą HPSC. Projektas vystomas komercinėje partnerystėje su „Microchip Technology“.

    NASA skelbia, kad HPSC yra nuo radiacijos apsaugotas didelio našumo procesorius, turintis gerokai viršyti iki šiol daugelyje misijų naudotų, prieš dešimtmečius sukurtų lustų galimybes. Agentūros tikslas – suteikti aparatams daugiau skaičiavimo galios ten, kur ji labiausiai reikalinga, pavyzdžiui, nusileidimo metu ar analizuojant sudėtingus jutiklių duomenis.

    „Remdamiesi ankstesnių kosminių procesorių paveldu, sukūrėme daugiašerdę sistemą, kuri yra atspari gedimams, lanksti ir itin našiai veikianti“, – sakė Eugene’as Schwanbeckas.

    Kas yra HPSC ir kuo jis išsiskiria

    HPSC priskiriamas system-on-a-chip tipo sprendimams, kai esminiai kompiuterio elementai integruojami į vieną mikroschemą. Tokiuose lustuose paprastai sutelpa centriniai procesoriai, atminties ir įvesties bei išvesties valdikliai, ryšio sąsajos ir kiti blokai.

    NASA akcentuoja, kad kosminėms sąlygoms pritaikyti komponentai turi atlaikyti metų metus trunkantį darbą esant didelei spinduliuotei, ekstremalioms temperatūroms ir vibracijoms. Būtent dėl šių rizikų kosmose dažnai naudojama konservatyvesnė, bet patikimesnė aparatinė įranga, o atnaujinimai vyksta lėčiau nei komercinėje elektronikoje.

    HPSC taip pat projektuojamas taip, kad galėtų lanksčiai valdyti energijos sąnaudas, išjungiant nereikalingas funkcijas arba perjungiant dalį mazgų į taupesnius režimus. Tai svarbu, nes elektra kosmose yra vienas labiausiai ribojančių išteklių, ypač tolstant nuo Saulės.

    Testai JPL ir pirmieji rezultatai

    NASA Jet Propulsion Laboratory vykdo bandymus, kurie imituoja realias kosmoso sąlygas: radiaciją, šiluminius ciklus ir smūgius. Tokie bandymai reikalingi, kad būtų įvertinta, ar procesorius išlaikys stabilų darbą ten, kur remontas praktiškai neįmanomas.

    Agentūra primena, kad Saulės dalelių srautai ir kosminiai spinduliai gali sukelti skaičiavimo klaidas, o stiprus šaltis gali sutrikdyti energijos sistemas. Tokie sutrikimai neretai priverčia kosminius aparatus pereiti į vadinamąjį saugųjį režimą, kai prioritetas teikiamas išgyvenimui, o ne mokslinėms užduotims.

    „Naujus lustus varginame radiacijos, šiluminiais ir smūgio testais, o kartu vertiname jų veikimą griežtoje funkcinių bandymų kampanijoje“, – sakė Jimas Butleris.

    NASA teigimu, ankstyvuose bandymuose procesorius kai kuriais scenarijais demonstravo iki 500 kartų didesnį našumą, palyginti su šiuo metu naudojamais nuo radiacijos apsaugotais lustais. Jei rezultatai pasitvirtins ir sprendimas bus sertifikuotas skrydžiams, HPSC ateityje galėtų būti diegiamas orbitiniuose aparatuose, marsaeigiuose, gyvenamuosiuose moduliuose ir kitose tolimojo kosmoso misijose.

  • NASA išbandė naują Marso sraigtasparnį: rotoriai pramušė garso barjerą, ką tai keičia?

    NASA išbandė naują Marso sraigtasparnį: rotoriai pramušė garso barjerą, ką tai keičia?

    NASA kuria naujos kartos Marso sraigtasparnį, kurio rotoriai bandymuose imituojamoje Marso atmosferoje pasiekė viršgarsinį greitį. Inžinieriai rotorių menčių galiukus „pastūmė“ iki Mach 1,08 ir taip patikrino, ar toks režimas įmanomas saugiai.

    Viršgarsinis režimas sraigtasparniams yra sudėtingas, nes artėjant prie garso greičio stipriai išauga pasipriešinimas, atsiranda smūginės bangos, turbulencija ir papildomos apkrovos konstrukcijai. Tokie reiškiniai gali paveikti stabilumą ir kelti riziką menčių ilgaamžiškumui, todėl iki šiol Marse buvo renkamasi atsargesnė taktika.

    Kas pasikeitė po „Ingenuity“

    Sraigtasparnis „Ingenuity“, atskridęs į Marsą su marsaeigiu Perseverance 2021 metais, sąmoningai laikėsi žemiau viršgarsinio režimo. Jo rotorių menčių galiukai paprastai neviršydavo maždaug Mach 0,7, kad net ir esant priešiniam vėjui nebūtų peržengta riba, galinti sukelti nenumatytų aerodinaminių efektų.

    „Ingenuity“ buvo planuotas kaip trumpas technologinis bandymas, tačiau galiausiai atliko 72 skrydžius ir suteikė inžinieriams itin vertingų duomenų apie valdomą skrydį itin retos atmosferos sąlygomis. NASA yra nurodžiusi, kad misija baigėsi po incidento leidžiantis 2024 metais, kai dėl navigacijos įvertinimo problemų aparatas nebesuvaldė nusileidimo.

    Sukaupta patirtis leido pereiti prie ambicingesnių sprendimų, kurių tikslas yra ne vien pademonstruoti, kad skrydis įmanomas, bet ir išplėsti galimą naudingą apkrovą bei veikimo scenarijus. Būtent todėl naujos kartos rotoriams siekiama didesnio našumo ir tolerancijos sudėtingesnėms sąlygoms.

    Kodėl Marse „Mach 1“ kitoks

    Marso atmosfera yra itin reta, jos tankis siekia tik apie 1–2 proc. Žemės atmosferos tankio. Dėl to sraigtasparniui reikia generuoti keliamąją jėgą visiškai kitokioje aerodinaminėje aplinkoje, o kiekvienas našumo procentas tampa svarbus.

    Garso greitis taip pat skiriasi, nes jis priklauso nuo terpės savybių. NASA pateikiamuose paaiškinimuose nurodoma, kad Marse garso barjeras atitinka maždaug 869 kilometrus per valandą, kai tuo metu prie jūros lygio Žemėje jis yra apie 1 225 kilometrus per valandą.

    Tai reiškia, kad viršgarsinis režimas Marse pasiekiamas esant mažesniam absoliučiam greičiui, tačiau pats skrydis dėl retos atmosferos vis tiek išlieka techniškai labai sudėtingas. Dėl šios priežasties būtini specialūs bandymai, kuriuose galima tiksliai valdyti slėgį, srautą ir vėjo apkrovas.

    Ką parodė bandymai ir kodėl tai svarbu

    Bandymams buvo naudojama speciali bandymų kamera, kurioje sumažinamas slėgis, kad sąlygos būtų panašios į Marso. Joje išbandyti du rotorių variantai, o papildomas srautas imitavo priešpriešinį vėją, kuris realiame skrydyje gali staiga pakelti menčių galiukų greitį.

    Trijų menčių rotorius sukosi iki maždaug 3 750 apsukų per minutę ir artėjo prie Mach 0,98. Dviejų menčių, bet ilgesnių menčių rotorius panašų režimą pasiekė ties maždaug 3 570 apsukų per minutę, o esant imituojamam vėjui menčių galiukai pasiekė Mach 1,08.

    NASA Ames ir NASA Jet Propulsion Laboratory specialistai pabrėžia, kad tai yra svarbus žingsnis įrodant koncepcijos realumą. „Sėkmingas šių rotorių bandymas yra reikšmingas žingsnis, įrodantis skrydžio galimybes sudėtingesnėse aplinkose, o tai būtina naujos kartos aparatams“, – sakė NASA Ames aerodinamikė Shannah Withrow-Maser.

    NASA Jet Propulsion Laboratory inžinierius Jaakko Karras aiškina, kad ankstesnėse Marso skrydžių strategijose buvo sąmoningai vengiama viršgarsinių režimų. „Planavome „Ingenuity“ skrydžius taip, kad menčių galiukai laikytųsi ties Mach 0,7 be vėjo, jog priešinis vėjas jų nepastumtų į viršgarsinį režimą. Tačiau naujai kartai reikia didesnio našumo, todėl turėjome įsitikinti, kad rotoriai gali saugiai suktis greičiau“, – sakė jis.

    Didžiausias praktinis pokytis yra keliamoji galia: NASA teigia, kad toks sprendimas gali padidinti keliamąją jėgą apie 30 proc. Tai atvertų galimybę gabenti daugiau mokslinių prietaisų, skristi su didesne atsarga sudėtingesnėmis oro sąlygomis ir efektyviau vykdyti paieškos bei žvalgymo užduotis.

    Pagal NASA skelbiamą koncepciją „Skyfall“ projektas siejamas su misija, kuri galėtų startuoti 2028 metų pabaigoje ir gabenti kelis sraigtasparnius. Tokie aparatai būtų skirti žvalgyti galimas žmonių nusileidimo vietas ir padėti ieškoti po paviršiumi esančio vandens ledo, kuris laikomas kritiškai svarbiu tiek mokslo, tiek būsimų ekspedicijų logistikos požiūriu.

  • NASA dronai Marse pramuš garso barjerą: tai pakeis gyvybės paieškas ir misijų planus

    NASA dronai Marse pramuš garso barjerą: tai pakeis gyvybės paieškas ir misijų planus

    NASA inžinieriai pranešė pasiekę svarbų proveržį kuriant naujos kartos sraigtasparnio tipo dronus Marsui: bandymuose rotoriaus menčių galai viršijo garso greitį, o keliamoji jėga išaugo apie 30 proc. Toks rezultatas reiškia, kad ateities skraidyklės galės skristi ilgiau, gabenti daugiau įrangos ir vykdyti sudėtingesnes užduotis, įskaitant potencialių gyvybės pėdsakų paieškas.

    Bandymus atliko NASA Jet Propulsion Laboratory komanda Pasadenoje, naudodama marsietiškas sąlygas imituojančią kamerą. Joje atkuriamas labai žemas slėgis ir atmosfera, kurioje dominuoja anglies dioksidas, todėl išryškėja problema: Marse oras yra itin retas, tad norint pakilti ir išsilaikyti ore tenka sukti mentes daug greičiau arba didinti jų ilgį.

    Garso barjeras nėra visur vienodas, nes priklauso nuo temperatūros ir dujų sudėties. Žemėje prie jūros lygio jis siekia maždaug 1 223 kilometrus per valandą, o Marse dėl šaltos ir retos anglies dioksido atmosferos yra mažesnis, apie 869 kilometrus per valandą. Viršijus šią ribą, aerodinamika tampa sunkiau prognozuojama, o smūginės bangos gali staiga didinti apkrovas rotoriui.

    Todėl ankstesnis NASA marsietiškas sraigtasparnis Ingenuity buvo sąmoningai laikomas saugesnėje zonoje: jo rotoriaus menčių galai nepriartėdavo prie naddausonio režimo, kad net ir pasitaikius priešiškam vėjui neatsirastų rizikingų apkrovų. Ingenuity 2021 metais tapo pirmuoju valdomu aparatu, pakilusiu kitoje planetoje, ir parodė, kad žvalgyba iš oro Marse apskritai įmanoma.

    „Planavome Ingenuity skrydžius taip, kad menčių galai be vėjo liktų apie Mach 0,7, kad sutikus priešpriešinį marsietišką vėją neperžengtume į naddausonį režimą. Tačiau iš naujos kartos aparatų norime daugiau, todėl turėjome įsitikinti, kad rotoriai gali saugiai suktis greičiau“, – aiškino NASA komandos atstovai, apibendrindami bandymų logiką.

    Rotorių konstrukcijas projektavo ir gamino bendrovė „AeroVironment“, o bandymuose išmėgintos kelios konfigūracijos, įskaitant trijų menčių variantą, kuris imituotomis marsietiškomis sąlygomis pasiekė apie Mach 1,08. Šis skaičius svarbus ne rekordams: jis rodo, kad galima padidinti keliamąją jėgą neprarandant konstrukcinio patikimumo, o tai yra būtina norint gabenti mokslo prietaisus ir didesnes baterijas.

    NASA vysto koncepcijas, kurios turėtų peržengti Ingenuity technologinės demonstracijos ribas ir virsti realiais mokslo įrankiais. Tokie dronai galėtų papildyti marsaeigius, sparčiau žvalgydami reljefą, padėdami parinkti saugesnius maršrutus ir tiksliau identifikuodami vietas, kuriose verta atlikti tyrimus vietoje. Praktikoje tai reikštų greitesnį sprendimų priėmimą ir mažesnę riziką brangiems paviršiniams aparatais.

    Pagal NASA įvardijamus planus, 2028 metų pabaigoje svarstoma galimybė į Marsą vienu metu siųsti kelis dronus, kad jie galėtų veikti komandoje. Toks scenarijus atvertų naują etapą: žvalgyba iš oro taptų ne vien pagalbine priemone, o pilnaverte misijos dalimi, leidžiančia greičiau tikrinti hipotezes apie senovines vandens sistemas ir galimas gyvybei palankias nišas.

  • NASA vėl išjungė „Voyager 1“ dalį: ką tai reiškia misijai ir kiek laiko dar skris tolyn

    NASA vėl išjungė „Voyager 1“ dalį: ką tai reiškia misijai ir kiek laiko dar skris tolyn

    NASA pranešė išjungusi dar vieną erdvėlaivio „Voyager 1“ mokslinį prietaisą, siekdama sutaupyti sparčiai senkančią elektros energiją ir pratęsti žmonijos tolimiausios kosminės misijos darbą. „Voyager 1“ yra labiausiai nuo Žemės nutolęs žmogaus sukurtas aparatas, skriejantis tarpžvaigždinėje erdvėje.

    Išjungtas mažos energijos įkrautų dalelių eksperimentas, kuriuo dešimtmečius buvo stebimas Saulės vėjas ir dalelių aplinka už heliosferos ribų. Tokie sprendimai pastaraisiais metais tapo neišvengiami, nes energijos atsargos mažėja, o kiekvienas vatas gali lemti, ar aparatas liks veikti dar vienus metus.

    Komandos nurodymai prietaisui išjungti buvo perduoti balandžio 17 dieną, o anksčiau, 2025 metų vasarį, „Voyager 1“ jau buvo sustabdęs kosminių spindulių posistemę. Dalis kamerų ir spektrometrų buvo išjungti dar praėjusio amžiaus pabaigoje, kai pagrindinė planetų tyrimų fazė baigėsi.

    Energija senka kasmet

    Abu „Voyager“ zondai energiją gauna iš trijų radioizotopinių termoelektrinių generatorių, kurie šilumą iš plutonio-238 skilimo paverčia elektra. Per beveik penkis dešimtmečius jų galia nuosekliai smuko, todėl kasmet tenka perskirstyti energiją tarp ryšio, šildymo ir likusių prietaisų.

    NASA duomenimis, energijos kritimas siekia maždaug 4 vatus per metus, o dabar generatoriai tiekia mažiau nei pusę pradinės galios. Dėl to inžinieriai jau yra sumažinę šildymą ir išjungę dalį sistemų, kad neperšaltų degalų linijos ir būtų išlaikytas stabilus darbas.

    Sprendimą spartino ir netikėtas galios kritimas per planuotą manevrą vasario 27 dieną, kai suveikė apsauginės įtampos mažėjimo procedūros rizika. Tokiais atvejais automatinės sistemos gali išjungti instrumentus, o atstatymas dėl didžiulio atstumo užtrunka: signalui iki aparato keliauti reikia apie 23 valandas.

    Kodėl šis prietaisas buvo svarbus

    Mažos energijos įkrautų dalelių eksperimentas beveik be pertraukų veikė nuo 1977 metų starto ir padėjo suprasti, kaip kinta dalelių tankis ir slėgio frontai už Saulės įtakos ribos. Po to, kai „Voyager 1“ paliko heliosferą, šie matavimai tapo vienais iš nedaugelio tiesioginių duomenų apie tarpžvaigždinę terpę.

    Heliosfera yra Saulės vėjo suformuotas magnetinis burbulas, iš dalies saugantis Saulės sistemą nuo dalies kosminės spinduliuotės. „Voyager 1“ ir „Voyager 2“ iki šiol yra vieninteliai aparatai, galintys vietoje fiksuoti sąlygas regione, kuriame šis burbulas susiduria su tarpžvaigždine aplinka.

    „Nors mokslinio prietaiso išjungimas nėra niekieno noras, tai geriausias iš turimų pasirinkimų“, – sakė „Voyager“ misijos vadovas Kareemas Badaruddinas.

    „Voyager 1“ dabar išlaiko du veikiančius mokslinius prietaisus: vienas fiksuoja plazmos bangas, kitas matuoja magnetinius laukus. Būtent šie duomenys leidžia tęsti unikalius stebėjimus erdvėje, kurioje dar nėra buvę jokio kito žmogaus sukurto aparato.

    Kiek laiko dar dirbs „Voyager“?

    NASA inžinieriai paliko veikti nedidelį varikliuką, kuris sukinėjo išjungto jutiklio mechanizmą, kad prireikus prietaisą būtų galima vėl aktyvuoti, jei pavyktų atlaisvinti energijos. Tačiau realistiškai misijos ateitis priklauso nuo to, kiek dar pavyks sumažinti vartojimą neprarandant ryšio ir minimalaus šiluminio režimo.

    Komanda taip pat rengia platesnę energijos taupymo strategiją, kai vienu metu būtų išjungta grupė įrenginių ir įjungtos mažos galios alternatyvos, kad aparatas išliktų pakankamai šiltas ir galėtų siųsti duomenis. Pirmiausia šie bandymai numatyti „Voyager 2“, nes jis turi šiek tiek daugiau galios ir yra arčiau Žemės, o sėkmės atveju vėliau planas būtų pritaikytas ir „Voyager 1“.

    Nors energijos likučiai riboti, net ir minimalūs matavimai iš tarpžvaigždinės erdvės turi didelę vertę: jie padeda tikslinti modelius apie Saulės sistemos ribas, kosminių dalelių sklidimą ir magnetinių laukų struktūrą. Tai duomenys, kurių artimiausiais metais greičiausiai nepakeis jokios kitos misijos.