NASA провело почти полную симуляцию первого полёта дрона Dragonfly над дюнами Титана

Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса воспроизвела почти весь сценарий первого полёта Dragonfly. Использовались программное обеспечение и электроника, близкие к полётным, а проверка шла на компьютерном стенде. Инженеры смогли увидеть, как навигационные системы, датчики и алгоритмы управления работают вместе в реальном времени.

По данным NASA, в ходе моделирования аппарат отделился от виртуальной посадочной конструкции и самостоятельно направился над дюнами Титана. Бортовая система анализировала местность, выбирала подходящую площадку, меняла траекторию, возвращалась к ней и начинала снижение. Все эти действия выполнялись без участия оператора. Из-за задержки радиосигнала до Титана управлять аппаратом с Земли в реальном времени невозможно.

Как дрон «видел» поверхность в симуляции

Испытание объединило управляющее программное обеспечение с имитацией трёх источников данных: навигационных камер, инерциальных измерительных блоков и лидара. Лидар нужен для определения высоты, уклона поверхности и опасных препятствий. Специалисты создали цифровую модель местности, а эмулятор камер на графических процессорах формировал изображения в реальном времени. Он воспроизводил и время съёмки, с выдержками примерно 20–70 миллисекунд.

Главной задачей было проверить взаимодействие компонентов. Даже небольшие задержки при передаче и обработке данных могут повлиять на устойчивость автономного полёта. Раньше команда отдельно моделировала вращение винтов, короткие перемещения и отдельные этапы разведывательного полёта, постепенно усложняя сценарии. Подключение лидара впервые позволило собрать основные элементы навигации в одном цикле и проверить, согласованно ли они работают.

Механизм развёртывания и следующие шаги

Параллельно специалисты Lockheed Martin проверяют механическую систему развёртывания. Она должна опустить аппарат из транспортного положения под защитную заднюю часть капсулы и освободить место для запуска несущих винтов. Конструкцию уже испытывали статической нагрузкой с имитацией массы дрона, а развёртывание проверяли при разных углах наклона, воспроизводя возможные колебания капсулы под парашютом.

Следующий этап — повторить сценарий уже на штатной бортовой системе, а не на стенде. Разработчики также намерены проверять дополнительные режимы полёта и намеренно создавать программные и аппаратные сбои, чтобы оценить, сможет ли дрон принимать решения при отказах самостоятельно.

Пока речь идёт о наземных испытаниях, и реальные условия Титана, его ветер, плотная атмосфера и незнакомый рельеф, на стенде смоделированы лишь приблизительно. Тем не менее именно от способности аппарата справляться с ошибками без команд с Земли зависит, сможет ли миссия выполнить задачу. По плану NASA, после посадки Dragonfly должен около трёх лет изучать геологию, атмосферу и органическую химию Титана. Эта химия может пролить свет на процессы, которые предшествовали возникновению жизни.

По материалам: Новая наука