211service.com
NASA nākamajam Mēness roverim darbosies atvērtā pirmkoda programmatūra
Mākslinieka atveidots VIPER uz Mēness. NASA
2023. gadā NASA uzsāks VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover), kas dosies pāri Mēness virsmai un medīs ūdens ledu, ko kādu dienu varētu izmantot raķešu degvielas ražošanai. Roveris būs bruņots ar labākajiem instrumentiem un instrumentiem, ko NASA var piedāvāt: riteņi, kas var pareizi griezties uz Mēness augsnes, urbis, kas spēj iedziļināties ārpuszemes ģeoloģijā, aparatūra, kas var izdzīvot 14 dienas Mēness naktī, kad temperatūra pazeminās. līdz ˗173 °C.
Bet, lai gan liela daļa VIPER ir unikāla, pielāgota misijai, liela daļa programmatūras, kas tajā darbojas, ir atvērtā pirmkoda, kas nozīmē, ka tā ir pieejama lietošanai, modificēšanai un izplatīšanai ikvienam jebkuram nolūkam. Ja tas ir veiksmīgs, misija var būt vairāk nekā tikai pamata ielikšana nākotnes Mēness kolonijai — tas var būt arī novirzes punkts, kas liek kosmosa nozarei domāt savādāk par to, kā tā izstrādā un izmanto robotus.
Atvērtā pirmkoda tehnoloģija reti nāk prātā, kad mēs runājam par kosmosa misijām. Ir vajadzīgas milzīgas naudas summas, lai izveidotu kaut ko tādu, ko var palaist kosmosā, sasniegt pareizo galamērķi un pēc tam izpildīt konkrētu uzdevumu kopumu simtiem vai tūkstošiem (vai simtiem tūkstošu) jūdžu attālumā. Zinātnības saglabāšana, lai tās pievilktu pie krūtīm, ir dabiska tieksme. Tikmēr atvērtā pirmkoda programmatūra parasti tiek saistīta ar nelietderīgu programmēšanu mazākiem projektiem, piemēram, hakatoniem vai studentu demonstrācijām. Kods, kas aizpilda tiešsaistes krātuves, piemēram GitHub bieži vien ir lēts risinājums grupām, kurām trūkst naudas un resursu, kas nepieciešami, lai izveidotu kodu no nulles.
Taču kosmosa nozare strauji attīstās, lielā mērā tāpēc, ka ir pieprasījums pēc lielākas piekļuves kosmosam. Un tas nozīmē tādu tehnoloģiju izmantošanu, kas ir lētākas un pieejamākas, tostarp programmatūra.
Pat lielākām grupām, piemēram, NASA, kur nauda nav problēma, atvērtā pirmkoda pieeja var beigties ar spēcīgāku programmatūru. Lidojumu programmatūra šobrīd, es teiktu, ir diezgan viduvēja kosmosā, saka Dilans Teilors, Voyager Space Holdings priekšsēdētājs un izpilddirektors. (Piemērs: Boeing Starliner testa lidojuma kļūme 2019. gadā, kas bija programmatūras kļūmju dēļ .) Ja tas ir atvērts avots, gudrākie zinātnieki joprojām var izmantot plašākas kopienas zināšanas un atsauksmes, ja tai rodas problēmas, tāpat kā to dara amatieru izstrādātāji.
Būtībā, ja tas ir pietiekami labs NASA, tas, iespējams, ir pietiekami labs ikvienam citam, kurš mēģina vadīt robotu ārpus šīs planētas. Ar arvien pieaugošu jaunu uzņēmumu skaitu un jaunas valsts aģentūras apkārt pasaulei Mēģinot palaist savus satelītus un zondes kosmosā, vienlaikus samazinot izmaksas, lētāka robotikas programmatūra, kas var droši tikt galā ar tik riskantām darbībām kā kosmosa misija, ir milzīgs labums.
Atvērtā pirmkoda programmatūra var arī palīdzēt padarīt nokļūšanu kosmosā lētāku, jo tā noved pie standartiem, kurus ikviens var pieņemt un ar kuriem strādāt. Jūs varat novērst augstās izmaksas, kas saistītas ar specializētu kodēšanu. Atvērtā pirmkoda ietvari parasti ir arī jauni inženieri, ar kuriem jau ir strādājuši. Ja mēs to varam tikai izmantot un palielināt cauruļvadu no skolā apgūtā līdz tam, ko viņi izmanto lidojuma misijās, tas saīsinās mācīšanās līkni, saka Terijs Fongs, Inteliģentās robotikas grupas galvenais robotiķis NASA Eimsas pētniecības centrā Kalifornijā. , un rovera vadītāja vietnieks VIPER misijā. Tas padara lietas ātrāku, lai mēs pārņemtu sasniegumus no pētniecības pasaules un nodotu to lidojumam.
NASA ir izmantojusi atvērtā pirmkoda programmatūru daudzos pētniecības un attīstības projektos jau aptuveni 10 līdz 15 gadus — aģentūrai ir ļoti plašs katalogs no izmantotā atvērtā pirmkoda koda. Taču šīs tehnoloģijas loma faktiskajos robotos, kas tiek nosūtīti uz kosmosu, joprojām top. Viena sistēma, ko aģentūra ir izmēģinājusi, ir robotu operētājsistēma, atvērtā pirmkoda programmatūras ietvaru kolekcija, ko uztur un atjaunina bezpeļņas organizācija Open Robotics, kuras galvenā mītne arī atrodas Mauntinvjū. ROS jau tiek izmantots robotā Robonaut 2, humanoīdā robotā, kas ir palīdzējis Starptautiskās kosmosa stacijas izpētē, kā arī autonomajā Astrobiju roboti rosās ap SKS, lai palīdzētu astronautiem veikt ikdienas uzdevumus.
Astrobee robots Starptautiskajā kosmosa stacijā darbojas ar ROS.
NASA
ROS darbosies un veicinās uzdevumus, kas ir svarīgi kaut kam, ko sauc par zemes lidojumu kontroli. VIPER brauks apkārt NASA darbinieki, kuri vadīs lietas no Zemes. Lidojuma vadība uz zemes izmantos VIPER savāktos datus, lai izveidotu reāllaika kartes un Mēness vides atveidojumus, ko rovera vadītāji var izmantot drošai navigācijai. Arī citām rovera programmatūras daļām ir atvērtā pirmkoda saknes: tādas pamatfunkcijas kā telemetrija un atmiņas pārvaldība tiek veiktas ar programmu, ko sauc. pamata lidojumu sistēma (cFS) , ko izstrādājusi pati NASA un pieejams bez maksas vietnē GitHub . VIPER misijas darbības ārpus paša rovera veic Atveriet MCT , ko arī izveidojusi NASA.
Salīdzinot ar Marsu, Mēness vidi ir ļoti grūti fiziski līdzināties uz Zemes, kas nozīmē, ka nav viegli pārbaudīt rovera aparatūras un programmatūras komponentus. Fong saka, ka šai misijai bija lietderīgāk izmantot digitālās simulācijas, kas varētu pārbaudīt daudzus rovera komponentus, tostarp atvērtā pirmkoda programmatūru.
Vēl viens iemesls, kāpēc misija ir piemērota atvērtā pirmkoda programmatūras izmantošanai, ir tas, ka mēness ir pietiekami tuvu, lai gandrīz reāllaikā varētu kontrolēt roveru, kas nozīmē, ka daļai programmatūras nav jāatrodas pašā roverā un tā var darboties. tā vietā uz Zemes.
Mēs nolēmām, ka robota smadzenes ir jāsadala starp Mēnesi un Zemi, saka Fongs. Un, tiklīdz mēs to izdarījām, tas pavēra iespēju izmantot programmatūru, kuru neierobežo radiācijai pakļauta lidojuma skaitļošana, bet tā vietā mēs varam izmantot tikai komerciālus galddatorus. Tātad mēs varam izmantot tādas lietas kā ROS uz vietas, ko tik regulāri izmanto tik daudzi cilvēki. Mums nav jāpaļaujas tikai uz pielāgotu programmatūru.
VIPER nedarbojas ar 100% atvērtā pirmkoda programmatūru — piemēram, tā borta lidojumu sistēma izmanto ārkārtīgi uzticamu patentētu programmatūru. Taču ir viegli redzēt, ka turpmākās misijas pieņem un paplašinās, ko vadīs VIPER. Man ir aizdomas, ka varbūt nākamais NASA rover darbinās Linux, saka Fongs.
Nekad nebūs iespējams visos gadījumos izmantot atvērtā pirmkoda programmatūru. Varētu būt problēmas ar drošību, un tas var likt dažām pusēm pilnībā pieturēties pie patentētām tehnoloģijām (lai gan viens pluss atvērtā pirmkoda platformām ir tas, ka izstrādātāji bieži vien ir ļoti atklāti, meklējot trūkumus un ierosinot ielāpus). Un Fongs arī uzsver, ka dažas misijas vienmēr būs pārāk specializētas vai uzlabotas, lai lielā mērā paļautos uz atvērtā pirmkoda tehnoloģijām.
Tomēr ne tikai NASA vēršas pie atvērtā pirmkoda kopienas. Blue Origin nesen paziņoja par sadarbību ar vairākām NASA grupām, lai kodētu robotu intelektu un autonomiju veidota no atvērtā pirmkoda ietvariem (uzņēmums atteicās sniegt sīkāku informāciju). Mazākas iniciatīvas, piemēram, Brīvās telpas fonds Tā atrodas Grieķijā, kas nodrošina atvērtā pirmkoda aparatūru un programmatūru mazām satelītu darbībām, un noteikti tiks pievērsta lielāka uzmanība, jo kosmosa lidojumi turpina kļūt lētāki. Tur ir domino efekts, saka Braiens Gerkijs, Open Robotics izpilddirektors. Ja jums ir liela organizācija, piemēram, NASA, kas publiski saka: “Mēs esam atkarīgi no šīs programmatūras”, tad citas organizācijas ir gatavas riskēt, iedziļināties un veikt nepieciešamo darbu, lai tā darbotos viņu labā.