Марсианский вертолет НАСА работает под управлением Linux

Полуавтономный дрон-коптер Ingenuity, который скоро будет запущен с марсохода NASA Perseverance, работает под управлением Linux с открытым исходным кодом на Snapdragon 801 вместе с компонентами от Sparkfun.

Как и другие марсоходы НАСА, марсоход Perseverance, который на прошлой неделе успешно приземлился на марсианском кратере Джезеро, работает на ОСРВ Wind River VxWorks. Тем не менее, под марсоходом размером с внедорожник спрятан автономный мини-вертолет под названием Ingenuity, работающий под управлением Linux. Дебют Linux на Марсе был объявлен 17 февраля Тимом Кэнхэмом, руководителем операций по работе с вертолетами на Марсе в Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА, в интервью IEEE Spectrum .

Иллюстрация изобретательности, сидящей рядом с Настойчивостью (слева) и изобретательности в лаборатории

(Источник: НАСА через IEEE Spectrum)

В случае успеха «Изобретательность» станет первым аппаратом, который полетит в атмосфере Марса или любой другой внеземной планеты. Linux уже вышел на марсианскую орбиту в виде некоторых модулей Gumstix Overo, управляющих камерой, которая летела на борту пары
экспериментальных спутников MarCO CubeSat. Камеры CubeSat подтвердили успешную посадку спускаемого аппарата NASA Mars Insight в 2018 году.

Изобретательность - еще один эксперимент, подтверждающий правильность концепции, в данном случае для полета на Марс. Это не часть основной миссии Настойчивости, которая заключается в поиске признаков жизни. Тем не менее, если беспилотный вертолет сделает снимок машущего ему марсианина, когда он совершит свои тестовые полеты в ближайшие недели, вся слава достанется Linux.

Двойного подпер, 1,8 кг мини-геликоптер работает с открытым исходным кодом F Prime дистрибутив , разработанный JPL , который был разработан в первой очереди для спутников Cubesat наряду с более заказными рамками программного обеспечения полета , который работает на вершине. Компоненты оборудования Ingenuity будут подробно описаны, чтобы разработчики могли создавать свои собственные аналогичные изделия.

Изобретательность в анимации полета (слева) и крупный план лазерного высотомера и навигационной камеры VGA

(Источник: НАСА через IEEE Spectrum)

Эталонная реализация «F» предназначена для работы на SoC Broadcom на Raspberry Pi, но Ingenuity вместо этого использует Qualcomm Snapdragon 801, который имеет четыре ядра Krait, аналогичные Cortex-A15. Неясно, использует ли JPL также эталонную платформу Snapdragon Flight на базе Qualcomm Snapdragon 801
. Разработанный для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), таких как Ingenuity, Snapdragon Flight включает в себя такие функции, как DSP для управления полетом в реальном времени и поддержку камер VGA.

Snapdragon 801 может работать на частоте 2,2 ГГц, что намного мощнее, чем у процессоров Perseverence. Ingenuity заставляет эту обрабатывающую мышцу работать над своими контурами наведения, которые работают на частоте 500 Гц, чтобы поддерживать контроль в атмосфере с низкой плотностью. Дополнительная вычислительная мощность также применяется к покадровому захвату изображения.

Изобретательность не является полностью автономной, но следует предварительно настроенному плану полета, основанному на существующих изображениях особенностей местности. Стек Linux, работающий на Snapdragon, захватывает и анализирует изображения с направленной вниз VGA-камеры корабля для навигации.

Система отслеживает элементы «от кадра к кадру с частотой 30 Гц», - сказал Кэнхэм IEEE Spectrum. Однако, если порыв ветра сбивает его с курса, аппарат может самостоятельно корректировать траекторию полета, - говорит Кэнхэм.

Компания Ingenuity оснащена некоторыми усиленными радиационно-стойкими компонентами авионики, но большая часть конструкции относится к коммерческому классу COTS. Фактически, некоторые детали, такие как лазерный высотомер, были заказаны у SparkFun. Среди других компонентов - IMU для мобильных телефонов, инклинометр и 13-мегапиксельная цветная камера.

Компания Ingenuity попытается выполнить серию полетов продолжительностью 90 секунд в течение 30 дней. Просто оторваться от земли будет большим достижением, учитывая, что плотность атмосферы составляет всего 1 процент от плотности Земли.

Анимированная симуляция НАСА первого полета Ingenuity