In iets meer dan zeven minuten in de vroege namiddag van 18 februari, 2021, NASA's Mars 2020-rover zal ongeveer 27, 000 acties en berekeningen terwijl het door de gevaarlijke overgang van de rand van de ruimte naar de Jezero-krater van Mars snelt. Hoewel dat de eerste keer is dat de wielen van de 2 314-pond (1, 050-kilogram) rover raakt de Rode Planeet, het netwerk van verwerkers van het voertuig, sensoren en zenders zullen, dan, hebben met succes de landing op Jezero vele malen eerder gesimuleerd.

"We landden voor het eerst op Jezero Crater op 23 januari, " zei Heather Bottom, systeemingenieur voor de Mars 2020-missie in het Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. "En de rover landde twee dagen later opnieuw met succes op Mars."

Onderkant was het testsnoer voor systeemtest 1, of ST1, de eerste kans van het Mars 2020-engineeringteam om de belangrijkste componenten van de Mars 2020-missie mee te nemen voor een proefrit. Twee weken in januari, Bottom en 71 andere ingenieurs en technici die aan de missie van 2020 waren toegewezen, namen de High Bay 1 cleanroom in JPL's Spacecraft Assembly Facility over om de software en elektrische systemen aan boord van de missie te plaatsen. ingangscapsule, afdaling stadium en rover door hun schreden.

"ST1 was een enorme onderneming, " zei Bottom. "Het was onze eerste kans om de vluchtsoftware te gebruiken die we in 2020 zullen vliegen met de daadwerkelijke ruimtevaartuigcomponenten die naar Mars zullen gaan - en ervoor te zorgen dat ze niet alleen werken zoals verwacht, maar ook met elkaar omgaan zoals verwacht."

Het erfgoed voor de software van Mars 2020 gaat terug naar de Mars Exploration Rovers (Spirit and Opportunity) en de Curiosity-rover die sinds 2012 de Gale-krater van Mars verkent. Maar 2020 is een andere missie met een andere rover, een andere set wetenschappelijke instrumenten en een andere bestemming op Mars. De software moet daarop worden afgestemd.

Het werk aan de vluchtsoftware begon in 2013. Het was gecodeerd, gehercodeerd, geanalyseerd en getest op computerwerkstations en laptops. Later, de vluchtsoftware die is toegelaten tot testbanken van ruimtevaartuigen waar het werd blootgesteld aan computers, sensoren en andere elektronische componenten die zijn aangepast om de vluchthardware te imiteren die met de missie in 2020 wordt gelanceerd.

"Virtuele werkplekken en testbeds zijn een belangrijk onderdeel van het proces, "zei Bottom. "Maar de tienduizenden afzonderlijke componenten waaruit de elektronica van deze missie bestaat, gaan niet allemaal werken, of reageren, precies zoals een testbed. De vluchtsoftware en de daadwerkelijke vluchthardware zien samenwerken is de beste manier om vertrouwen op te bouwen in onze processen. Test alsof je vliegt."

Het cijfer halen

Op de dag voordat ST1 begon, de High Bay 1 cleanroom huppelde met "bunny suit" geklede ingenieurs en technici die aan het assembleren waren, inspecteren en testen van de hardware van de missie. De volgende dag, Woensdag, 16 januari de kamer was akelig stil. De meerderheid van de arbeiders was daar vervangen door twee technici om de testapparatuur voor de vlucht te controleren. Er werden elektrische kabels - voedingskabels - toegevoegd om gegevens en stroom te leveren aan de cruisestage van het ruimtevaartuig, rugschaal, afdaling stage en rover chassis, die nog moeten worden gestapeld. De communicatie van grond naar ruimtevaartuig tijdens de vlucht (en ruimtevaartuig tijdens de vlucht naar grond) werd afgehandeld door X-band radiotransmissie, net zoals ze zouden zijn tijdens de reis naar Mars.

ST1 begon met opdrachten om de elektrische componenten van het ruimtevaartuig van energie te voorzien en thermische, stroom- en telecomconfiguraties. Terwijl alle ruimtevaartuigcomponenten in de cleanroom bleven, Bottom en haar team lieten hen denken dat ze op 17 juli bovenop een Atlas 541-raket zaten, 58 meter boven lanceercomplex 41 op Cape Canaveral. 2020, wachten om de ruimte in te worden geschoten.

Volgende, ze concentreerden zich op een ander deel van de cruise voordat ze de landingsvolgorde testten. Daarna deden ze het allemaal nog een keer.

Na een succesvolle lancering ze sprongen 40 dagen vooruit om de ruimtevaart te simuleren. Hoe zouden de software en hardware op elkaar inwerken als ze navigatiefixes en trajectcorrectiemanoeuvres moesten uitvoeren? En hoe zouden ze werken als gesimuleerde gebeurtenissen niet verliepen zoals gepland? Het team zocht naar antwoorden op de computerschermen van de operators in de testruimte naast de cleanroom.

"Vanuit de testruimte, je zou door de ramen naar de vloer van de cleanroom kunnen kijken en duidelijk de vluchthardware kunnen zien, " zei Bottom. "Niets bewoog zichtbaar, maar onder de buitenste structuur, er waren vluchtcomputers die van kant wisselden, radio's die uitzendingen verzenden en ontvangen, brandstofkleppen die in en uit bewegen, subsystemen worden geactiveerd en later uitgeschakeld, en elektrische signalen die naar niet-bestaande pyrotechnische apparaten worden gestuurd. Er gebeurde daar veel."

Op 30 januari het Mars 2020-testteam kon hun 1 afsluiten Boek van meer dan 000 pagina's met procedures voor ST1. Ze gingen twee-tegen-twee bij de landing op Mars. Ze lanceerden ook vier keer, diepe ruimtenavigatie uitgevoerd, voerde verschillende trajectcorrectiemanoeuvres uit en testte zelfs een paar off-nominale situaties tijdens de vlucht. Deze eerste evaluatie van vluchthardware en -software, meer dan een jaar in de maak, was een groot succes, laten zien waar dingen uitblonken en waar ze verbeterd konden worden. Wanneer deze nieuwe veranderingen zowel op een virtuele werkplek als in het testbed zijn onderzocht, ze krijgen de kans om te "vliegen" in een van de vele andere systeemtests die gepland zijn voor Mars 2020.

"Een van de toekomstige scenariotests zal de rover in een thermische kamer plaatsen en simuleren dat hij aan de oppervlakte is. Hij zal missiekritieke activiteiten doorlopen bij een aantal zeer lage oppervlaktetemperaturen van Mars, "zei Bottom. "Zowel letterlijk als figuurlijk wordt het een hele toffe test."