Aterragem! Perseverance Rover da NASA pousa em Marte com Xilinx FPGAs a bordo

Olá MARTE…Parabéns aos incríveis engenheiros e cientistas da NASA e do Jet Propulsion Labs (JPL) por um pouso bem-sucedido na cratera Jezero de Marte em 18 de fevereiro de 2021! Estamos muito orgulhosos de fazer parte desta missão com FPGAs Xilinx no lander rover e nos instrumentos, incluindo o processador de visão para realizar a otimização do processamento de imagem para as primeiras imagens históricas.

Em julho de 2020, a NASA lançou a missão Perseverance rover, que buscava sinais de condições habitáveis, buscava bioassinaturas e coletava amostras para futuras missões de retorno de amostras de Marte e expedições humanas e agora, 7 meses depois, o Perseverance pousou com sucesso na cratera de Jezero. .

O rover Perseverance inclui um acelerador de hardware baseado em FPGA em seu Vision Compute Element (VCE) que ajudará na navegação de pouso e na direção autônoma na superfície marciana. Nossos Virtex-5QVs resistentes à radiação (SIRF) servem como processador visual reprogramável na placa aceleradora de visão computacional (CVAC) usada para acelerar certas tarefas estéreo e visuais, como retificação, filtragem, detecção e correspondência de imagem. Também incluídos em alguns dos instrumentos estão o Mastcam-Z, um instrumento de imagem estereoscópico multiespectral, que usa um FPGA Virtex-II tolerante à radiação (XQR2V3000) na caixa digital baseada na arquitetura Mars Science Lab (MSL), e o Scanning Espectrômetro Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC), que utiliza o MAHLI com um sistema de câmera incorporando os FPGAs XQR2V3000.

Figura 1: Perseverance Rover (Fonte: NASA)

Figura 2: Elemento Vision Compute (Fonte: EEJournal).Esta não é a primeira missão da Xilinx a Marte. A missão Opportunity Rover da NASA chegou ao fim em 13 de fevereiro de 2019, depois de explorar a superfície de Marte durante 15 anos terrestres, embora o projeto se destinasse a durar apenas 90 dias marcianos. O Programa de Exploração de Marte da NASA é uma das missões de exploração interplanetária de maior sucesso de todos os tempos. Parabenizamos a equipe do JPL e agradecemos por fazer da Xilinx parte dessas missões históricas.

O que há no passado?

Figura 3: Oportunidade MER (Fonte: NASA)

A missão Mars Exploration Rover (MER) da NASA envolveu dois rovers de Marte: “Spirit” e “Opportunity”. Eles foram projetados para explorar o planeta em busca de fontes de água em Marte. Planejados para durar 90 dias, os rovers superaram as expectativas de todos, com o Spirit durando mais de 7 anos (20X mais) e o Opportunity durando 15 anos (55X mais) – ambos retornando informações valiosas sobre a composição geológica do planeta!

Ao criar esses incríveis MERs, projetados para funcionar com energia solar, a equipe do JPL usou FPGAs Xilinx® Virtex®-4 tolerantes à radiação, o que há de mais moderno em tecnologia de nível espacial FPGA no momento do projeto, tanto para o pouso e operação na superfície dos rovers de Marte. Especificamente, os FPGAs XQVR4062 entraram em cada embarcação de desembarque MER para controlar as operações pirotécnicas cruciais durante o procedimento multifásico de descida e pouso de um rover, quando os engenheiros acionam explosivos para vários estágios da manobra. Os engenheiros da NASA usaram os FPGAs no centro do sistema Lander Pyro Switch Interface, que orquestrou a elaborada sequência pirotécnica dos MERs ao milissegundo. Além disso, a NASA também usou XQVR1000s no MER Motor Control Board, que supervisiona os motores das rodas, direção, braços, câmeras e vários instrumentos, permitindo que os rovers viajem pela superfície muitas vezes sedimentada do planeta e superem vários obstáculos.

Figura 4: Curiosidade MSL (Fonte: NASA)

O próximo rover a viajar para Marte, o Mars Science Lab (MSL), também conhecido como “Curiosity”, foi lançado em 2011 e viajou durante oito meses numa viagem de 352 milhões de milhas. Projetado para funcionar com energia nuclear, ele ainda está navegando pela superfície marciana, tentando verificar se o planeta já suportou formas de vida microbiana. Inicialmente projetado para uma missão de 2 anos, o rover ainda está operacional e forte mais de 8 anos depois e provavelmente continuará assim nos próximos anos.

Os produtos de nível espacial Xilinx permitem sistemas de instrumentos importantes como MAHLI (imager), ChemCam (instrumentos de sensoriamento remoto), Electra-Lite (comunicações) e MALIN (processador) no rover. Mars Hand Lens Imager (MAHLI), uma câmera no braço robótico do rover, adquire imagens, enquanto o sistema MALIN consiste em caixas de processamento de imagem backend que processam imagens de todas as câmeras a bordo. Os FPGAs tolerantes à radiação Virtex®-II (XQR2V3000) da Xilinx implementam os pipelines de imagem nesses sistemas. Todas as funções de interface, compactação e temporização são implementadas como periféricos lógicos de um núcleo de processador suave MicroBlaze™ no FPGA Virtex-II. Isto permite que o Curiosity envie imagens impressionantes de uma paisagem alienígena que está a 35 milhões de milhas de distância. ChemCam (Chemistry and Camera Complex) fornece composições elementares e imagens de alta resolução de rocha e solo usando o FPGA XQ2V1000 tolerante à radiação da Xilinx.

O Curiosity está equipado com sistemas de telecomunicações significativos, como o transmissor e receptor X Band que pode se comunicar com a Terra e um rádio UHF Electra-Lite definido por software para comunicação com os orbitadores de Marte que servem como caminho principal para o retorno de dados à Terra. Os FPGAs tolerantes à radiação XQR2V3000 da Xilinx servem nessas caixas de comunicação, fornecendo links críticos de volta à Terra.

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