Mars-Rover: Alter Smartphone-Prozessor gibt Perseverance ein "GPS"

Bisher musste Perseverance bei Navigationsproblemen oft tagelang auf Befehle von der Erde warten. Ein neues Update ändert das ra­di­kal, indem es Hardware-Ressourcen des defekten Helikopters In­ge­nu­ity für einen präzisen Bildabgleich nutzt.

Perseverance nutzt Heli-Chip zur Ortung

Die US-Raumfahrtbehörde NASA hat dem Mars-Rover Perseverance eine durchaus bedeutende Software-Aktualisierung aufgespielt. Das Update ermöglicht eine weitgehend autonome Navigation. Durch das System "Mars Global Localization" (MGL) bestimmt der Rover seine Position im Jezero-Krater nun ohne zeitaufwendige Kommunikation mit der Erde. Ingenieure nutzen dafür den Snapdragon-Prozessor der Basisstation des inzwischen defekten Mars-Helikopters Ingenuity.

Bislang verließ sich Perseverance auf die sogenannte Koppelnavigation. Dabei berechnet der Bordcomputer die Position basierend auf den Radumdrehungen. Auf dem sandigen Marsboden führt das oft zu Ungenauigkeiten durch rutschende Räder. Summieren sich diese Fehler auf, kennt der Rover seinen Standort nicht mehr exakt und stoppt aus Sicherheitsgründen. Das erforderte bisher ein manuelles Eingreifen des Kontrollzentrums, was aufgrund der Signallaufzeit oft einen ganzen Tag Verzug bedeutete.

Mit dem neuen Update vergleicht Perseverance Panoramabilder seiner Navigationskameras direkt an Bord mit hochauflösenden Karten. Diese wurden vom Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) aus dem Orbit erstellt. Wie Universe Today berichtet, ermöglicht dieser Abgleich eine präzise Selbstlokalisierung.

Smartphone-Technik

Das Herzstück der neuen Lösung ist ein Qualcomm Snapdragon 801 Prozessor. Dieser Chip wurde ursprünglich in Smartphones wie dem Samsung Galaxy S5 aus dem Jahr 2014 verbaut. Er befindet sich in der Kommunikationsstation des Rovers, die für den Datenaustausch mit dem Helikopter zuständig war. Da Ingenuity seine Mission nach 72 Flügen wegen eines Rotorschadens beenden musste, sind diese Ressourcen frei geworden.

Der Smartphone-Chip ist dabei deutlich leistungsfähiger als der Hauptcomputer des Rovers. Während der strahlungsgehärtete RAD750-Prozessor für maximale Zuverlässigkeit unter Weltraumbedingungen gebaut ist, bietet der Snapdragon die nötige Rechenkraft für die Bildanalyse. Er arbeitet etwa 100-mal schneller als die primäre Steuereinheit.


Die Entwickler stießen bei der Implementierung allerdings auf ein Hardware-Problem. Etwa 25 Bits des Arbeitsspeichers waren beschädigt, vermutlich durch die jahrelange Strahlung auf dem Roten Planeten. Durch eine spezielle Softwareanpassung gelang es jedoch, diese defekten Speicherbereiche zu isolieren. Der Algorithmus läuft nun stabil auf dem Linux-basierten System der Basisstation.

Autonomie für zukünftige Missionen

Die Auswirkungen sind erheblich. Statt auf Befehle zu warten, kann Perseverance seine Position jetzt innerhalb von zwei Minuten bis auf 25 Zentimeter genau bestimmen. Vandi Verma, die leitende Ingenieurin für Robotik am Jet Propulsion Laboratory (JPL), vergleicht das System mit einem GPS für den Mars. Das erhöht die Reichweite pro Tag drastisch.

Die Technologie könnte als Blaupause für künftige Missionen dienen. Besonders für das Artemis-Programm auf dem Mond ist eine solche Autonomie relevant. Dort erschweren extreme Lichtverhältnisse und lange Schatten in den Polregionen die visuelle Orientierung für Menschen und Maschinen massiv.

Was haltet ihr von diesem kreativen Hardware-Recycling auf dem Mars? Schreibt eure Meinung gerne in die Kommentare!


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