Następny księżycowy łazik NASA będzie uruchamiał oprogramowanie typu open source

Artystyczna wizualizacja VIPER na Księżycu. NASA

W 2023 r. NASA wystrzeli VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover), który będzie wędrował po powierzchni księżyca i polował na lód wodny, który pewnego dnia może zostać wykorzystany do produkcji paliwa rakietowego. Łazik będzie uzbrojony w najlepsze instrumenty i narzędzia, jakie może wymyślić NASA: koła, które mogą prawidłowo obracać się na księżycowej glebie, wiertło zdolne do kopania w pozaziemskiej geologii, sprzęt, który może przetrwać 14 dni księżycowej nocy, gdy temperatura spadnie do ~173 °C.

Ale podczas gdy wiele ŻMIJA jest jedyny w swoim rodzaju, dostosowany do misji, większość uruchomionego oprogramowania jest typu open source, co oznacza, że ​​jest dostępna do użytku, modyfikacji i dystrybucji przez każdego w dowolnym celu. Jeśli się powiedzie, misja może być czymś więcej niż tylko położeniem podwalin pod przyszłą kolonię księżycową — może to być również punkt zwrotny, który powoduje, że przemysł kosmiczny inaczej myśli o tym, jak rozwija się i obsługuje roboty.

Technologia open source rzadko przychodzi do głowy, gdy mówimy o misjach kosmicznych. Zbudowanie czegoś, co można wystrzelić w kosmos, dotrzeć do właściwego miejsca, a następnie wypełnić określony zestaw zadań, które znajdują się setki lub tysiące (lub setki tysięcy) kilometrów, wymaga ogromnych nakładów finansowych. Trzymanie wiedzy, jak ściągać te rzeczy blisko klatki piersiowej, jest naturalną skłonnością. Tymczasem oprogramowanie o otwartym kodzie źródłowym jest częściej kojarzone z nieudolnym programowaniem dla mniejszych projektów, takich jak hackathony lub demonstracje studenckie. Kod, który wypełnia repozytoria online, takie jak GitHub jest często niedrogim rozwiązaniem dla grup, którym brakuje gotówki i zasobów potrzebnych do zbudowania kodu od podstaw.

Ale przemysł kosmiczny rozwija się, w dużej mierze dlatego, że istnieje zapotrzebowanie na zwiększony dostęp do przestrzeni kosmicznej. A to oznacza korzystanie z tańszych i bardziej dostępnych technologii, w tym oprogramowania.

Nawet dla większych grup, takich jak NASA, gdzie pieniądze nie są problemem, podejście open source może prowadzić do silniejszego oprogramowania. Powiedziałbym, że obecnie oprogramowanie do lotu jest dość przeciętne w kosmosie, mówi Dylan Taylor, prezes i dyrektor generalny Voyager Space Holdings. (Przypadek: awaria lotu testowego Boeinga Starliner w 2019 roku, który był z powodu usterek oprogramowania .) Jeśli jest to oprogramowanie typu open source, najmądrzejsi naukowcy mogą nadal korzystać z wiedzy i opinii większej społeczności, jeśli napotkają problemy, tak jak robią to programiści-amatorzy.

Zasadniczo, jeśli jest wystarczająco dobry dla NASA, prawdopodobnie powinien być wystarczająco dobry dla każdego, kto próbuje obsługiwać robota poza tą planetą. Przy stale rosnącej liczbie nowych firm i nowe agencje krajowe dookoła świata dążenie do wystrzelenia własnych satelitów i sond w kosmos przy jednoczesnym utrzymaniu niskich kosztów, tańsze oprogramowanie robotyczne, które z pewnością poradzi sobie z czymś tak ryzykownym, jak misja kosmiczna, jest ogromnym dobrodziejstwem.

Oprogramowanie typu open source może również pomóc w obniżeniu kosztów dostępu do kosmosu, ponieważ prowadzi do standardów, które każdy może przyjąć i z którymi każdy może pracować. Możesz wyeliminować wysokie koszty związane ze specjalistycznym kodowaniem. Struktury open source są zwykle czymś, nad czym pracowali już nowi inżynierowie. Jeśli tylko uda nam się to wykorzystać i zwiększyć ten przepływ od tego, czego nauczyli się w szkole do tego, czego używają w misjach lotniczych, skróci to krzywą uczenia się, mówi Terry Fong, główny robotyk w Intelligent Robotics Group w NASA Ames Research Center w Kalifornii i zastępca łazika dowodzącego misją VIPER. Przyspiesza nam to, że możemy czerpać postępy ze świata badań i wprowadzać je w ruch.

NASA korzysta z oprogramowania open source w wielu projektach badawczo-rozwojowych od około 10 do 15 lat — agencja utrzymuje bardzo obszerny katalog użytego kodu open source. Ale rola tej technologii w rzeczywistych robotach wysyłanych w kosmos wciąż się rozwija. Jednym z systemów, który agencja przetestowała, jest Robot Operating System, zbiór platform oprogramowania typu open source utrzymywanych i aktualizowanych przez organizację non-profit Open Robotics, również z siedzibą w Mountain View. ROS jest już używany w Robonaut 2, humanoidalnym robocie, który pomógł w badaniach nad Międzynarodową Stacją Kosmiczną, a także autonomicznym Roboty Astrobee bzyczenie wokół ISS, aby pomóc astronautom w wykonywaniu codziennych zadań.

Robot Astrobee na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej działa na ROS.

NASA

ROS będzie działać i ułatwiać zadania krytyczne dla czegoś, co nazywa się kontrolą lotów naziemnych. VIPER będzie prowadzony przez personel NASA, który będzie operował rzeczami z Ziemi. Kontrola lotów naziemnych będzie wykorzystywać dane zebrane przez VIPER do tworzenia map w czasie rzeczywistym i renderowania środowiska na Księżycu, z których kierowcy łazika mogą korzystać do bezpiecznej nawigacji. Inne części oprogramowania łazika również mają korzenie open source: podstawowe funkcje, takie jak telemetria i zarządzanie pamięcią, są obsługiwane na pokładzie przez program o nazwie podstawowy system lotu (cFS) , opracowany przez samą NASA i dostępne za darmo na GitHub . Operacje misji VIPER poza samym łazikiem są obsługiwane przez Otwórz MCT , również stworzony przez NASA.

W porównaniu z Marsem środowisko księżycowe jest bardzo trudne do fizycznego emulowania na Ziemi, co oznacza, że ​​testowanie sprzętu i oprogramowania łazika nie jest łatwe. W przypadku tej misji, mówi Fong, bardziej sensowne było oparcie się na symulacjach cyfrowych, które mogłyby przetestować wiele komponentów łazika – w tym oprogramowanie o otwartym kodzie źródłowym.

Innym powodem, dla którego misja nadaje się do korzystania z oprogramowania o otwartym kodzie źródłowym, jest to, że księżyc znajduje się wystarczająco blisko, aby kontrolować łazik w czasie zbliżonym do rzeczywistego, co oznacza, że ​​część oprogramowania nie musi znajdować się na samym łaziku i może działać na Ziemi.

Zdecydowaliśmy się podzielić mózg robota między Księżyc i Ziemię, mówi Fong. Gdy tylko to zrobiliśmy, otworzyliśmy możliwość korzystania z oprogramowania, które nie jest ograniczone przez promieniowanie w locie — ale zamiast tego możemy po prostu korzystać z gotowych, komercyjnych komputerów stacjonarnych. Możemy więc korzystać z takich rzeczy jak ROS w terenie, z czego tak wiele osób korzysta tak regularnie. Nie musimy polegać tylko na niestandardowym oprogramowaniu.

VIPER nie działa w 100% na oprogramowaniu typu open source — na przykład jego pokładowy system lotu wykorzystuje niezwykle niezawodne, zastrzeżone oprogramowanie. Ale łatwo jest zobaczyć, jak przyszłe misje przyjmą i rozwiną to, co będzie działać VIPER. Podejrzewam, że być może następny łazik NASA będzie obsługiwał Linuksa, mówi Fong.

Nigdy nie będzie możliwe korzystanie z oprogramowania open source we wszystkich przypadkach. Problemy z bezpieczeństwem mogą być problemem i mogą spowodować, że niektóre strony będą całkowicie trzymać się zastrzeżonej technologii (chociaż jednym z plusów platform open source jest to, że programiści często bardzo publicznie podchodzą do znajdowania błędów i proponowania poprawek). Fong podkreśla również, że niektóre misje zawsze będą zbyt wyspecjalizowane lub zaawansowane, aby w dużym stopniu polegać na technologii open source.

Mimo to nie tylko NASA zwraca się do społeczności open-source. Blue Origin ogłosiło niedawno partnerstwo z kilkoma grupami NASA w celu kodowania inteligencji i autonomii robotów zbudowany z frameworków open-source (firma odmówiła podania szczegółów). Mniejsze inicjatywy, takie jak Fundacja Wolna Przestrzeń z siedzibą w Grecji, która dostarcza sprzęt i oprogramowanie typu open source do prowadzenia niewielkich działań satelitarnych, z pewnością przyciągnie więcej uwagi, ponieważ loty kosmiczne będą coraz tańsze. Jest tam efekt domina, mówi Brian Gerkey, dyrektor generalny Open Robotics. Gdy już masz dużą organizację, taką jak NASA, która publicznie mówi: „Jesteśmy zależni od tego oprogramowania”, inne organizacje są gotowe zaryzykować, kopać i wykonywać pracę, która jest konieczna, aby to zadziałało dla nich.

ukryć