In poco più di sette minuti nel primo pomeriggio del 18 febbraio, 2021, Il rover Mars 2020 della NASA eseguirà circa 27, 000 azioni e calcoli mentre sfreccia attraverso la pericolosa transizione dal confine dello spazio al cratere Jezero di Marte. Anche se quella sarà la prima volta che le ruote del 2, 314 libbre (1, 050 chilogrammi) il rover tocca il Pianeta Rosso, la rete di processori del veicolo, sensori e trasmettitori saranno, per allora, hanno simulato con successo il touchdown a Jezero molte volte prima.

"Siamo atterrati per la prima volta sul cratere Jezero il 23 gennaio, "ha detto Heather Bottom, ingegnere di sistemi per la missione Mars 2020 presso il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, California. "E il rover è atterrato di nuovo con successo su Marte due giorni dopo".

Bottom è stato il test lead per Systems Test 1, o ST1, la prima opportunità del team di ingegneri di Mars 2020 di portare i componenti principali della missione Mars 2020 per un test drive. In due settimane a gennaio, Bottom e altri 71 ingegneri e tecnici assegnati alla missione 2020 hanno rilevato la camera bianca High Bay 1 nella struttura di assemblaggio di veicoli spaziali del JPL per mettere il software e i sistemi elettrici a bordo della crociera della missione, capsula d'ingresso, fase di discesa e rover attraverso i loro passi.

"ST1 è stata un'impresa enorme, "ha detto Bottom. "Era la nostra prima possibilità di esercitare il software di volo che voleremo nel 2020 con i componenti reali del veicolo spaziale che si dirigeranno su Marte e assicurarci che non solo funzionino come previsto, ma anche interagire tra loro come previsto."

L'eredità del software di Mars 2020 risale ai Mars Exploration Rovers (Spirit and Opportunity) e al rover Curiosity che esplora il Gale Crater di Marte dal 2012. Ma il 2020 è una missione diversa con un rover diverso, un diverso insieme di strumenti scientifici e una diversa destinazione su Marte. Il suo software deve essere adattato di conseguenza.

Il lavoro è iniziato seriamente sul software di volo nel 2013. È stato codificato, ricodificato, analizzati e testati su postazioni informatiche e laptop. Dopo, il software di volo immatricolato nei banchi di prova dei veicoli spaziali dove è stato esposto ai computer, sensori e altri componenti elettronici personalizzati per imitare l'hardware di volo che verrà lanciato con la missione nel 2020.

"Le postazioni di lavoro virtuali e i banchi di prova sono una parte importante del processo, " disse Bottom. "Ma le decine di migliaia di singoli componenti che compongono l'elettronica di questa missione non agiranno tutti, o reagire, esattamente come un banco di prova. Vedere il software di volo e l'hardware di volo effettivo che lavorano insieme è il modo migliore per aumentare la fiducia nei nostri processi. Mettiti alla prova come se volassi."

Fare il voto

Il giorno prima dell'inizio di ST1, la camera bianca di High Bay 1 pullulava di ingegneri e tecnici in "abito da coniglio" che montavano, ispezionare e testare l'hardware della missione. Il giorno successivo, Mercoledì, 16 gennaio la stanza era stranamente silenziosa. La maggior parte dei lavoratori era stata sostituita da due tecnici per monitorare l'hardware del test di volo. Sono state aggiunte linee di cavi elettrici, ombelicali, per fornire dati e alimentazione alla fase di crociera della navicella spaziale, guscio posteriore, stadio di discesa e telaio rover, che devono ancora essere impilati insieme. Le comunicazioni da terra a veicolo spaziale in volo (e da veicolo spaziale in volo a terra) sono state gestite da trasmissioni radio in banda X, proprio come sarebbero durante il viaggio su Marte.

ST1 è iniziato con i comandi per dare energia ai componenti elettrici del veicolo spaziale e impostare la termica, configurazioni di alimentazione e telecomunicazioni. Mentre tutti i componenti del veicolo spaziale sono rimasti nella camera bianca, Bottom e il suo team hanno fatto credere loro di essere seduti in cima a un razzo Atlas 541 a 190 piedi (58 metri) sopra il Launch Complex 41 a Cape Canaveral il 17 luglio, 2020, in attesa di essere sparato nello spazio.

Prossimo, si sono concentrati su un'altra parte della crociera prima di testare la sequenza di atterraggio. Poi hanno rifatto tutto da capo.

Dopo un lancio di successo, hanno saltato il tempo di 40 giorni in avanti per simulare una crociera nello spazio profondo. Come interagirebbero il software e l'hardware quando dovevano eseguire correzioni di navigazione e manovre di correzione della traiettoria? E come funzionerebbero se gli eventi simulati non andassero come previsto? Il team ha cercato risposte sugli schermi dei computer degli operatori nella sala delle operazioni di test accanto alla camera bianca.

"Dalla sala delle operazioni di prova, potresti guardare fuori dalle finestre sul pavimento della camera bianca e vedere chiaramente l'hardware di volo, " disse Bottom. "Niente si muoveva visibilmente, ma sotto la struttura esterna, c'erano computer di volo che si scambiavano i lati, radio che inviano e ricevono trasmissioni, valvole del carburante che entrano ed escono, sottosistemi alimentati e successivamente spenti, e segnali elettrici inviati a dispositivi pirotecnici inesistenti. C'era molto da fare lì dentro".

Il 30 gennaio il team di test di Mars 2020 è stato in grado di chiudere il loro 1, Libro di oltre 000 pagine di procedure per ST1. Sono andati due su due negli atterraggi su Marte. Hanno anche lanciato quattro volte, effettuato la navigazione nello spazio profondo, ha eseguito diverse manovre di correzione della traiettoria e ha anche testato alcune situazioni in volo off-nominali. Questa prima valutazione dell'hardware e del software di volo, oltre un anno di lavoro, è stato un completo successo, dimostrando dove le cose eccellevano e dove potevano essere migliorate. Quando questi nuovi cambiamenti sono stati esaminati sia su una workstation virtuale che sul banco di prova, avranno la possibilità di "volare" in uno dei tanti altri test di sistema previsti per Mars 2020.

"Uno dei futuri test di scenario posizionerà il rover all'interno di una camera termica e simulerà la presenza in superficie. Attraverserà attività mission-critical a temperature della superficie di Marte molto basse, " ha detto Bottom. "Sia letteralmente che figurativamente sarà un test molto interessante."