Tàu thám hiểm Curiosity của NASA tiếp tục khiến các kỹ sư và những người đam mê không gian ngạc nhiên khi bước vào năm thứ 14 trên sao Hỏa. Chiếc robot thám hiểm sáu bánh đã nhận được những nâng cấp phần mềm đáng kể cho phép nó hoạt động thông minh hơn, không phải vất vả hơn, khi nguồn năng lượng hạt nhân của nó dần suy yếu theo thời gian.
Câu chuyện của tàu thám hiểm đã khơi dậy những cuộc thảo luận hấp dẫn trong cộng đồng công nghệ về cách các sứ mệnh không gian phát triển vượt ra ngoài phạm vi ban đầu. Nhiều nhà quan sát lưu ý rằng một số khám phá thú vị nhất xảy ra khi các kỹ sư có nhiều tự do hơn để thử nghiệm với phần cứng của họ sau khi hoàn thành các mục tiêu sứ mệnh chính.
Thông số kỹ thuật chính của Rover Curiosity:
- Thời gian thực hiện nhiệm vụ: 13+ năm (đang tiếp tục)
- Quãng đường đã di chuyển: 22 dặm (35 kilômét)
- Nguồn năng lượng: Máy phát điện nhiệt điện đồng vị đa nhiệm vụ ( MMRTG )
- Vị trí: Núi Sharp , sao Hỏa (ngọn núi cao 3 dặm)
- Thiết bị khoa học: 10 thiết bị cùng với camera và cánh tay robot
 |
|---|
| Một khối đá có cấu trúc phức tạp trên sao Hỏa, thể hiện các loại đặc điểm địa chất mà Curiosity đang nghiên cứu trong suốt sứ mệnh mở rộng của nó |
Đa nhiệm như một chuyên gia sao Hỏa
Đột phá lớn nhất liên quan đến việc dạy Curiosity xử lý nhiều tác vụ cùng lúc. Trước đây, tàu thám hiểm sẽ hoàn thành các hoạt động từng cái một theo trình tự cẩn thận. Giờ đây nó có thể di chuyển trong khi giao tiếp với các vệ tinh quỹ đạo, di chuyển cánh tay robot trong khi chụp ảnh, hoặc thực hiện nhiều hoạt động cùng một lúc.
Cách tiếp cận đa nhiệm này giảm đáng kể thời gian Curiosity dành để thức và hoạt động mỗi ngày. Thời gian hoạt động ít hơn có nghĩa là ít tiêu hao năng lượng hơn từ máy sưởi và các thiết bị, kéo dài tuổi thọ hữu ích của hệ thống pin hạt nhân.
Pin hạt nhân: Một máy phát điện nhiệt điện đồng vị phóng xạ (MMRTG) chuyển đổi nhiệt từ plutonium phân rã thành điện
Cải tiến quản lý năng lượng:
- Khả năng đa nhiệm: Giờ đây có thể di chuyển trong khi giao tiếp với các tàu quỹ đạo, điều khiển cánh tay robot trong khi chụp ảnh
- Chế độ ngủ tự động: Chuyển sang chế độ ngủ sớm khi các nhiệm vụ hoàn thành trước thời hạn
- Tiết kiệm năng lượng: Tiết kiệm 10-20 phút cho mỗi hoạt động sẽ tích lũy theo thời gian
- Kéo dài tuổi thọ sứ mệnh: Giảm mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày khi nguồn năng lượng hạt nhân dần suy yếu
Cuộc đua đến chế độ ngủ
Các kỹ sư cũng đã triển khai cái mà những độc giả am hiểu công nghệ có thể nhận ra là chiến lược chạy đua đến chế độ nghỉ. Khi Curiosity hoàn thành các nhiệm vụ hàng ngày trước lịch trình, giờ đây nó tự động chuyển sang chế độ ngủ thay vì thức cho đến thời gian kết thúc dự kiến.
Thay đổi tưởng chừng đơn giản này đã tạo ra một số tranh luận trong các giới kỹ thuật về cách diễn đạt chính xác được sử dụng để mô tả lợi ích quản lý năng lượng. Tuy nhiên, tác động thực tế rất rõ ràng: mỗi 10 đến 20 phút tiết kiệm được mỗi ngày sẽ cộng dồn thành việc bảo tồn năng lượng đáng kể trong nhiều tháng và nhiều năm.
Quản lý nguồn năng lượng lão hóa
Trọng tâm của những cải tiến này giải quyết một thách thức cơ bản. Nguồn năng lượng hạt nhân của Curiosity tạo ra ít điện hơn mỗi năm khi nhiên liệu plutonium tự nhiên phân rã. Không giống như các tàu thám hiểm chạy bằng năng lượng mặt trời có thể bị kẹt mà không có ánh sáng mặt trời, các tàu thám hiểm chạy bằng năng lượng hạt nhân đối mặt với sự suy giảm có thể dự đoán nhưng không thể tránh khỏi trong năng lượng có sẵn.
Nhóm kỹ thuật cẩn thận phân bổ ngân sách cho từng watt năng lượng, tính đến việc lái xe, các thiết bị khoa học, camera, truyền thông vô tuyến, và nhiều máy sưởi cần thiết để giữ cho các thiết bị điện tử hoạt động trong cái lạnh khắc nghiệt của sao Hỏa. Như một nhà quan sát cộng đồng đã lưu ý, mối quan hệ giữa các bộ điều khiển sứ mệnh và tàu thám hiểm của họ đã phát triển theo thời gian:
Giống như chiếc tàu thám hiểm tuổi teen của chúng ta đang trưởng thành, và chúng ta đang tin tưởng nó để đảm nhận nhiều trách nhiệm hơn. Khi còn nhỏ, bạn có thể làm một việc tại một thời điểm, nhưng khi trở thành người lớn, bạn học cách đa nhiệm.
Hướng tới tương lai
Những biện pháp tiết kiệm năng lượng này đến vào thời điểm quan trọng khi Curiosity khám phá các cấu trúc boxwork trên núi Sharp . Những cấu trúc đá cổ xưa này, được tạo ra bởi nước ngầm hàng tỷ năm trước, có thể chứa manh mối về việc liệu sự sống vi khuẩn có thể tồn tại trong lòng đất sao Hỏa sau khi bề mặt hành tinh trở thành sa mạc băng giá.
Tàu thám hiểm đã đi được 22 dặm và vượt qua nhiều thách thức cơ khí, từ trục trặc máy khoan đến hư hại bánh xe. Mỗi trở ngại đã dẫn đến các giải pháp sáng tạo thường làm cho Curiosity có khả năng hơn trước.
Trong khi một số người lo lắng về việc cắt giảm ngân sách tiềm ẩn ảnh hưởng đến các chương trình thám hiểm của NASA , năng suất liên tục của Curiosity chứng minh giá trị lâu dài của các sứ mệnh được thiết kế tốt. Khả năng thích ứng và cải thiện theo thời gian của tàu thám hiểm cho thấy nó có thể tiếp tục tạo ra những khám phá trong nhiều năm tới, thậm chí có thể phục vụ như một hiện vật lịch sử cho các du khách con người tương lai đến sao Hỏa.
Thành công của những nâng cấp này cho thấy rằng thám hiểm không gian không chỉ là về việc phóng phần cứng ấn tượng. Nó cũng về sự sáng tạo và cống hiến liên tục của các kỹ sư từ chối để khoảng cách, thời gian, hoặc hạn chế kỹ thuật ngăn cản họ đẩy lùi ranh giới của những gì có thể trên một thế giới khác.
Tham khảo: Marking 13 Years on Mars, NASA's Curiosity Picks Up New Skills