स्वयंचलित नेव्हिगेशन बहुतसे काम करत असताना Perseverance बाह्य-जगातील ड्रायव्हिंग विक्रमाच्या जवळ

NASA चा मंगळ रोव्हर अंतराचा विक्रम नव्याने प्रस्थापित करणार

येणाऱ्या आठवड्यात कधी तरी, NASA चा Perseverance रोव्हर मंगळावर 45.16 किलोमीटर, म्हणजेच 28.06 मैल, अंतर पार करून दुसऱ्या जगावर सर्वाधिक प्रवास केलेले वाहन बनेल अशी अपेक्षा आहे. हा टप्पा Opportunity ला मागे टाकेल; त्या अनुभवी रोव्हरने 2018 मध्ये NASA शी संपर्क गमावला होता, पण आधुनिक मंगळ अन्वेषणाला आकार देण्यात त्याचा मोठा वाटा होता.

एकूण अंतर महत्त्वाचे आहे, पण Perseverance इतक्या वेगाने तिथे कसा पोहोचला ही मोठी कथा आहे. रोव्हर फेब्रुवारी 2021 मध्ये मंगळावर उतरला, म्हणजे Opportunity ला लागलेल्या वेळेच्या सुमारे एक तृतीयांश वेळेत तो विक्रमाच्या जवळ पोहोचत आहे. इथे खरा फरक रोजच्या अर्थाने वेगाचा नाही. Perseverance अजूनही पृथ्वीच्या निकषांनुसार संथ मशीन आहे. निर्णायक सुधारणा म्हणजे स्वायत्तता.

NASA चे Perseverance प्रकल्प व्यवस्थापक Steven Lee यांच्या मते, रोव्हरची auto-navigation system हीच सक्षम करणारी तंत्रज्ञान आहे. onboard cameras आणि software वापरून Perseverance आपल्या सभोवतालच्या भूभागाचे चित्रण करू शकतो, ती प्रतिमा स्थानिक पातळीवर प्रक्रिया करू शकतो, आणि चालू असतानाच सुरक्षित मार्ग ठरवू शकतो. या क्षमतेमुळे रोव्हर चालविणे हे थांबून विचार करण्याच्या प्रक्रियेऐवजी सतत हालचालीसारखे झाले आहे.

चाके फिरत असतानाच विचार करू शकणारा रोव्हर

पृथ्वीवरील self-driving systems सहसा स्पष्टपणे आखलेल्या रस्त्यांवर, अतिशय तपशीलवार नकाशांवर, आणि वाहतूक नियमांवर अवलंबून असतात. मंगळ या पैकी काहीही देत नाही. त्याऐवजी रोव्हरला खडक, वाळूचे उतार, अनिश्चित पकड, आणि जिथे प्रत्येक मार्ग प्रत्यक्षात off-road असतो असा भूभाग हाताळावा लागतो. त्यामुळे स्वायत्त गतिशीलता अधिक कठीणही होते आणि अधिक महत्त्वाचीही.

Perseverance ला Vision Compute Element नावाच्या अधिक सक्षम onboard computing सेटअपचा फायदा आहे. Lee यांनी त्याची तुलना Curiosity च्या जुन्या computer architecture शी केली, तो रोव्हर नऊ वर्षांपूर्वी प्रक्षेपित झाला आणि आजही मंगळावर सक्रिय आहे. Curiosity कडे संबंधित imaging आणि navigation algorithms होते, पण त्याचे hardware खूपच कमी सक्षम होते. त्यातील काही chipset 1990 च्या दशकातील होते, ज्यामुळे प्रत्यक्षात किती autonomous driving करता येईल यावर मर्यादा येत होती.

याचा परिणाम म्हणजे कामकाजातील स्पष्ट विभागणी. Curiosity चे केवळ सुमारे 10 टक्के ड्रायव्हिंग autonomous झाले आहे, कारण त्याची processing विस्तृत real-time route planning ला पाठबळ देण्यासाठी खूप मंद आहे. याउलट Perseverance ने आपल्या अंतरापैकी सुमारे 90 टक्के अंतर autonomous पद्धतीने कापले आहे. यामुळे तो मानवी अर्थाने वेगवान होत नाही. त्याचा कमाल चाकांचा वेग फक्त सुमारे 150 मीटर प्रति तास आहे. पण त्यामुळे तो अधिक कार्यक्षम होतो. पुढे जाण्यापूर्वी भूभाग तपासण्यासाठी रोव्हरला आता जवळपास इतका वेळ थांबावे लागत नाही.

फक्त कमाल वेग पाहिला तर हा बदल सहज नजरेतून सुटू शकतो. मंगळावर सरासरी प्रगती, कमाल वेगापेक्षा अधिक महत्त्वाची असते. जो रोव्हर दीर्घ अंतरांवर सातत्याने आणि सुरक्षितपणे हलू शकतो, तो नेव्हिगेशन निर्णयांसाठी वारंवार थांबणाऱ्या रोव्हरपेक्षा काही महिन्यांत आणि वर्षांत खूप अधिक भूभाग पार करू शकतो. म्हणूनच Perseverance चा येऊ घातलेला विक्रम हा जितका यांत्रिक आहे तितकाच तो सॉफ्टवेअरचा विजयही आहे.

गतिशीलता विज्ञान कशी बदलते

मंगळावरील अंतर हे फक्त प्रतिष्ठेचे मापन नाही. प्रत्येक अतिरिक्त किलोमीटरमुळे रोव्हर ज्या वैज्ञानिक लक्ष्यांपर्यंत पोहोचू शकतो त्यांची व्याप्ती वाढते, आणि तो पुन्हा उभारू शकणारी भूवैज्ञानिक कहाणीही विस्तारते. Perseverance Jezero Crater मध्ये उतरला, कारण तिथे प्राचीन नदी-डेल्टा प्रणालीची चिन्हे जतन झाली आहेत. रोव्हरचे मिशन त्या खडकांचा अभ्यास करणे, नमुने गोळा करणे, आणि त्या प्रदेशात कधी सूक्ष्मजीव जीवनासाठी अनुकूल परिस्थिती होती का हे वैज्ञानिकांना समजून घेण्यास मदत करणे असे आहे.

ही मोहीम अधिक चांगल्या autonomous driving मुळे थेट फायदे मिळवते. मंगळावरील विज्ञान वेळ, ऊर्जा, भूभाग, आणि पृथ्वीशी संवादाच्या खिडक्यांमुळे मर्यादित असते. जर रोव्हरचा जास्त परिचालन खर्च काळजीपूर्वक हालचालींमध्येच जाईल, तर खडकांच्या उंचवट्यांपर्यंत पोहोचणे, उतार चढणे, आणि उपकरणे सर्वात उपयुक्त ठिकाणी ठेवणे यासाठी कमी वेळ उरेल. मार्ग शोधण्याचा अधिक भाग रोव्हरनेच हाताळल्यास अन्वेषणाची प्रत्यक्ष व्याप्ती वाढते.

हा टप्पा ग्रह अन्वेषणाबद्दलचा एक व्यापक सत्यही दाखवतो: संगणन आता गतिशीलता प्रणालीचा भाग आहे. चाके, suspension, आणि मोटर्स अजूनही महत्त्वाची आहेत, पण ती एकटीच कामगिरी ठरवत नाहीत. भूभाग जाणणे, धोके ओळखणे, आणि स्थानिक पातळीवर मार्ग ठरवणे ही क्षमता तितकीच मध्यवर्ती झाली आहे. त्या अर्थाने Perseverance चा विक्रम हा केवळ त्याच्या पूर्वसुरांना मागे टाकण्याबद्दल नाही. रोबोटिक अन्वेषकांची रचना कशी बदलत आहे याचे ते द्योतक आहे.

हा बदल मंगळापलीकडच्या भविष्यातील मोहिमांनाही आकार देऊ शकतो. गंतव्ये अधिक दूरची किंवा कार्यात्मकदृष्ट्या अधिक गुंतागुंतीची होत गेल्यास, पृथ्वी आणि अंतराळयान यांच्यातील संवाद विलंब हा onboard decision-making साठी आणखी ठोस मुद्दा ठरतो. सतत मानवी सूचना न वाट पाहता नेव्हिगेट, प्राधान्यक्रम ठरवू, आणि जुळवून घेऊ शकणारा रोबोट अत्यंत मौल्यवान मिशन वेळ खूप अधिक प्रभावीपणे वापरू शकतो.

Mars rover पासून field autonomy च्या चाचणीभूमीपर्यंत

Perseverance चे यश autonomy चा पृथ्वीवरही महत्त्वाचा असलेला पैलू दाखवते: असंघटित वातावरणात काम करणाऱ्या प्रणालींचे मूल्य. शहरांमधील self-driving cars ही एक प्रकारची समस्या आहे. खाणी, शेती, आपत्ती क्षेत्रे, लष्करी logistics corridors, किंवा ग्रहांच्या पृष्ठभागांवरील autonomous machines ही दुसरी प्रकारची समस्या. अशा ठिकाणी lane lines, व्यवस्थित नकाशे, किंवा अंदाज करता येणारा traffic flow नसेलही. मशीनला खडबडीत वातावरण समजून सुरक्षितपणे पुढे जायचे असते.

मंगळ हे अशा अभियांत्रिकीसाठी अंतिम stress test आहे. roadside assistance नाही, जलद दुरुस्ती नाही, आणि हलगर्जी जोखीम घेण्यासाठी कोणतीही जागा नाही. प्रत्येक drive मध्ये सावधगिरी आणि वैज्ञानिक प्रगती यांच्यात समतोल राखावा लागतो. म्हणूनच NASA चे autonomous navigation काम space sector च्या पलीकडेही लक्ष वेधून घेते. विश्वासार्हता spectacle पेक्षा महत्त्वाची असताना practical robotics कशा दिसतात याचे ते एक संकेंद्रित प्रदर्शन आहे.

Opportunity ची दीर्घ कारकीर्द अन्वेषण रोबोटिक्समधील महान कामगिरींपैकी एक राहील, आणि Curiosity अजूनही विज्ञान देत आहे. पण Perseverance चा येऊ घातलेला विक्रम एका नव्या टप्प्याचे संकेत देतो. हा रोव्हर फक्त दीर्घकाळ टिकून नाही; तो self-directed mobility च्या अशा पातळीवर काम करतो आहे, जी mission tempo ला ठोसपणे बदलते.

पुढील काही दिवसांत, अपेक्षेप्रमाणे, जर तो Opportunity च्या एकूण अंतराला मागे टाकेल, तर मथळा दुसऱ्या जगावरील नव्या विक्रमाचा असेल. त्याहून खोल अर्थ असा की, एक रोबोट पाहू शकतो, निर्णय घेऊ शकतो, आणि स्वतः चालवू शकतो यावर विश्वास ठेवला तर तो प्रगती करत राहू शकतो, हे NASA ने दाखवून दिले आहे. मंगळावर, ती क्षमता आता प्रयोगात्मक राहिलेली नाही. आता विक्रमपुस्तक पुन्हा लिहिण्याचे कारण तीच आहे.

हा लेख Ars Technica च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.