¡Aterrizaje! Perseverance Rover de la NASA aterriza en Marte con FPGA Xilinx a bordo

Hola MARS… ¡Felicitaciones a los increíbles ingenieros y científicos de la NASA y Jet Propulsion Labs (JPL) por un aterrizaje exitoso en el cráter Mars Jezero el 18 de febrero de 2021! Estamos muy orgullosos de ser parte de esta misión con FPGA de Xilinx en el módulo de aterrizaje y los instrumentos, incluido el procesador de visión para realizar la optimización del procesamiento de imágenes para las primeras imágenes históricas.

En julio de 2020, la NASA lanzó la misión del rover Perseverance, que buscaba señales de condiciones habitables, buscaba firmas biológicas y recolectaba muestras para futuras misiones de retorno de muestras a Marte y expediciones humanas y ahora, 7 meses después, Perseverance ha aterrizado con éxito en el cráter Jezero. .

El rover Perseverance incluye un acelerador de hardware basado en FPGA en su Vision Compute Element (VCE) que ayudará en la navegación de aterrizaje y la conducción autónoma en la superficie marciana. Nuestros Virtex-5QV endurecidos por radiación (SIRF) sirven como el procesador visual reprogramable en la Tarjeta Aceleradora de Visión por Computadora (CVAC) que se usa para acelerar ciertas tareas visuales y estéreo como la rectificación, filtrado, detección y comparación de imágenes. También se incluyen en algunos de los instrumentos el Mastcam-Z, un instrumento de imágenes estereoscópicas multiespectrales, que utiliza un FPGA Virtex-II tolerante a la radiación (XQR2V3000) en la caja digital basada en la arquitectura Mars Science Lab (MSL), y Scanning Espectrómetro para entornos habitables con Raman y luminiscencia para productos orgánicos y químicos (SHERLOC), que utiliza el MAHLI con un sistema de cámara que incorpora las FPGA XQR2V3000.

Figura 1: Perseverance Rover (Fuente: NASA)

Figura 2: Elemento de computación de Vision (Fuente: EEJournal).Esta no es la primera misión de Xilinx a Marte. La misión Opportunity Rover de la NASA finalizó el 13 de febrero de 2019, después de explorar la superficie de Marte durante 15 años terrestres, a pesar de que el diseño estaba destinado a durar solo 90 días marcianos. El Programa de Exploración de Marte de la NASA es una de las misiones de exploración interplanetaria más exitosas de la historia. Felicitamos al equipo de JPL y les agradecemos por hacer que Xilinx forme parte de estas misiones históricas.

¿Qué hay en el pasado?

Figura 3: Oportunidad MER (Fuente: NASA)

La misión Mars Exploration Rover (MER) de la NASA involucró dos rovers de Marte: "Spirit" y "Opportunity". Fueron diseñados para explorar el planeta en busca de fuentes de agua en Marte. Planeados para durar 90 días, los rovers superaron las expectativas de todos con Spirit que dura más de 7 años (20 veces más) y Opportunity que dura 15 años (55 veces más), ¡ambos devolviendo información valiosa sobre la composición geológica del planeta!

Al crear estos increíbles MER, diseñados para funcionar con energía solar, el equipo de JPL utilizó FPGA Xilinx® Virtex®-4 tolerantes a la radiación, lo último en tecnología de grado espacial FPGA en el momento del diseño, para ambos el aterrizaje y la operación en la superficie de los rovers de Marte. Específicamente, los FPGA XQVR4062 entraron en cada lancha de aterrizaje MER para controlar las operaciones pirotécnicas cruciales durante el procedimiento de descenso y aterrizaje multifásico de un rover, cuando los ingenieros activan explosivos para varias etapas de la maniobra. Los ingenieros de la NASA utilizaron los FPGA en el corazón del sistema Lander Pyro Switch Interface, que orquestó la elaborada secuencia pirotécnica de los MER al milisegundo. Además, la NASA también usó XQVR1000 en la Junta de control de motores MER, que supervisa los motores de las ruedas, la dirección, los brazos, las cámaras y diversos instrumentos, lo que permite a los rovers viajar por la superficie a menudo limosa del planeta y sortear varios obstáculos.

Figura 4: MSL Curiosity (Fuente: NASA)

El próximo rover que viajará a Marte, el Mars Science Lab (MSL), también conocido como "Curiosity", se lanzó en 2011 y viajó durante ocho meses en un viaje de 352 millones de millas. Diseñado para funcionar con energía nuclear, todavía está navegando por la superficie marciana, tratando de determinar si el planeta alguna vez admitió formas de vida microbianas. Inicialmente diseñado para una misión de 2 años, el rover todavía está operativo y funcionando más de 8 años después y probablemente continuará haciéndolo en los próximos años.

Los productos de grado espacial de Xilinx permiten sistemas de instrumentos clave como MAHLI (generador de imágenes), ChemCam (instrumentos de detección remota), Electra-Lite (comunicaciones) y MALIN (procesador) en el rover. Mars Hand Lens Imager (MAHLI), una cámara en el brazo robótico del rover, adquiere imágenes, mientras que el sistema MALIN consta de cajas de procesamiento de imágenes de fondo que procesan imágenes de todas las cámaras a bordo. Los FPGA tolerantes a la radiación Virtex®-II (XQR2V3000) de Xilinx implementan las canalizaciones de imágenes en estos sistemas. Todas las funciones de interfaz, compresión y temporización se implementan como periféricos lógicos de un núcleo de procesador suave MicroBlaze ™ en la FPGA Virtex-II. Esto permite al Curiosity enviar imágenes asombrosas de un paisaje alienígena que se encuentra a 35 millones de millas de distancia. ChemCam (Chemistry and Camera Complex) proporciona composiciones elementales e imágenes de alta resolución de rocas y suelos utilizando la FPGA XQ2V1000 tolerante a la radiación de Xilinx.

Curiosity está equipado con importantes sistemas de telecomunicaciones como el transmisor y receptor de banda X que puede comunicarse con la Tierra y una radio UHF Electra-Lite definida por software para comunicarse con los orbitadores de Marte que sirven como la ruta principal para el retorno de datos a la Tierra. Los FPGA tolerantes a la radiación XQR2V3000 de Xilinx sirven en estas cajas de comunicación, proporcionando enlaces críticos de regreso a la Tierra.

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Fuente: https://forums.xilinx.com/t5/Xilinx-Xclusive-Blog/Touchdown-NASA-s-Perseverance-Rover-Lands-on-Mars-with-Xilinx/ba-p/1209732