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A tecnologia por trás da Rover Curiosity

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Às 2 da manhã da segunda-feira (6) a NASA realizou um feito histórico: aterrissou com sucesso a Rover (mistura de robô com veículo) Curiosity na superfície de Marte e deve começar a explorar o planeta vermelho essa semana. Por ter sido lançado no ano passado, a Curiosity é sem dúvida a mais avançada de todas as Rovers, tecnologicamente falando. Quão avançada ela é? Escrevi um post detalhando exatamente quais as tecnologias empregadas nesse importante veículo espacial.

O hardware

Comecemos pela parte mais interessante, a meu ver: os eletrônicos. A Curiosity tem dois computadores chamados RCE, ou Rover Compute Element, e cada um deles tem um processador RAD750 com 200 MHz, capaz de processar 400 milhões de instruções por segundo, 256 MB de memória RAM e 2 GB de memória Flash. Ela tem dois para caso um deles tenha problemas, o outro tome o lugar. Todos os equipamentos são protegidos contra radiação, algo essencial para o bom funcionamento de um computador no espaço.

Esquema da NASA mostrando a localização de todas as câmeras

A captura das fotos é feita por 12 câmeras no total, todas espalhadas nos mais variados ângulos. Existem duas principais, chamadas MastCam, que estão está localizadas de forma mais proeminente. Ambas têm capacidade para gravar vídeos de até 720p com 10 fps e capturar imagens estáticas com 1600 x 1200 pixels de resolução, mas diferem no quesito angulação e foco. Outra delas é a HazCam, responsáveis por detectar possíveis problemas de navegação na superfície.

A qualidade da foto é boa, embora a HazCam só consiga capturar em preto e branco. Eis abaixo uma das fotos capturadas pela Hazcam.

Foto de Marte capturada pela Curiosity | Crédito: NASA

Alimentando esse hardware todo, a Curiosity tem um gerador criado pela Boeing (sim, a mesma dos aviões) que tira sua energia da conversão de calor criada por um isótopo de plutônio-238. Ele é capaz de gerar 2,5 quilowatt-hora, mais que o suficiente para a Rover operar.

Fora isso, a Curiosity também tem outra série de equipamentos para análise de solo, umidade, temperatura, velocidade do vento e radiação, além das três antenas UHF responsáveis por transmitir e receber informações. E o conjunto de todos esses componentes deixa o veículo pesado: são quase 1 tonelada de sensores passeando pela superfície de Marte.

O software

Para que o equipamento funcione como deveria, um software bom deve acompanhá-lo. E isso a Curiosity tem de sobra: uma equipe de 30 engenheiros de software da NASA foi a responsável por colocar 2,5 milhões de linhas em C em um chip embarcado no veículo, a maioria delas aperfeiçoados das missões passadas, das Rovers Spirit e Opportunity, lançadas em 2004. Para efeitos de comparação, apenas o kernel do Linux tem 15 milhões de linhas de C e C++.

O código foi bastante otimizado especificamente para o hardware da Curiosity e extensivamente testado usando scripts python para analisar os logs gerados pela Rover. Ele tem mais de 130 módulos diferentes, então é bem provável que um log desse código será bem extenso e complicado de analisar a olho nu. Essa apresentação em PDF disponibilizadas em 2009 por um dos cientistas da NASA envolvidos no projeto exemplifica o quão complexo o código (e os testes) tem que ser para que nada dê errado.

A NASA também disponibilizou grande parte do código das suas Rovers (não só da Curiosity) em seu diretório no Github, então quem quiser montar seu próprio veículo espacial e mandar para algum planeta de forma independente, já pode pegar alguns itens por lá.

Esse conjunto de equipamentos foi criado por mentes nada menos do que brilhantes e que trabalham na NASA com o objetivo de desvendar o que o espaço oferece. O orçamento que o projeto teve era de cerca de US$ 2,5 bilhões e a expectativa é de que o pouso de sucesso da Curiosity provoque uma mudança nesse campo, conseguindo mais investimentos para a NASA e ajudando o ser humano a chegar ainda mais longe. E eu espero que consigam.

Com informações: CNET, NASA 1, 2, StackExchange.

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Alberto St
Wesley, ridículo é um comentário como o seu, totalmente esquizofrênico da realidade. O mundo tem centensa de milhares de engenheiros de telecomunicações, que estudam o conhecimento de décadas sobre transmissão de informação modulada por ondas de qualquer tipo, PhDs às pencas, gente pensando isso todos os dias, esse conhecimento aí citado é fichinha para eles, a tabuada básica. E nenhum deles, nem da Europa, nem do Japão, nem da China, nem de Cuba, nem do Brasil, perceberam essa "grande farsa" (mais uma) da NASA e só você viu, o ignorantão do assunto? Então você ignorante, que obviamente não vai acreditar, porque ignorância transforma tudo numa questão de "acredito x não acredito", tem poder de vir a público questionar um conhecimento que não sabe e os que têm não falaram nada, nem em blogs, nem na imprensa, nada? Tudo é uma conspiração de PhDs e engenheiros da área de telecomuniçações para acobertarem mais uma "mentira" da NASA? Entendeu o tamanho da sua esquizofrenia e da sua ignorância? Estude, garotão, seja alguém, passe no vestibular na área, estude, informe-se com pessoas que sabem, escreva emails para professores da área nas universidades perguntando como funciona, perca seu tempo APRENDENDO, cresça, a gente só cresce conhecendo as coisas e aprendendo, assim você não passa fiasco. Ignorância que se faz de "sabidona" faz fiasco, sabia?
wesley
Ridículo isso, como assim três sistemas UHF??? Já pensou a distancia da Terra até Marte, se fosse tão fácil assim, por que ainda temos problemas com antenas de celulares. Ainda não acredito nisso!!! Sistemas wireless, que facilitam o acesso a internet nas areas rurais, com uma chuvinha já prejudica na transmissão. E outra, imaginem a latência, supondo que na Terra seria o servidor, e o Curitosity o cliente: - A latência(ping) seria enorme, seriam necessários dias e mais dias para receber ou executar um comando!!!!!!!!!!!! Ainda não acredito, parece que estamos sendo enganados novamente!
Rodolpho
Seu comentário é típico de mentes medíocres. A pesquisa é a base de todo o desenvolvimento que temos aqui na Terra até hoje, Lucilene.
marcelo
Alias...acho que o software deveria ser o robozinho (android) nada seria mais justo kkkkkkkkkkk :P
@thiagohsz
Reator nuclear embarcado!!! Tá aí a solução para os aparelhos android!
Rafael
As imagens são armazenadas nas câmeras antes de serem transferidas para o computador principal. A câmera MARDI, por exemplo, tem 8GB. Não lembro quanto de memória as Mastcams tem, mas elas podem armazenar 5500 imagem em raw.
@_eliasalberto
@Américo As fotos são essenciais para a resolução de problemas, navegação e tomada de decisões na missão. Elas forneceram evidências geológicas importantíssimas que não existem de forma química. A resolução que usam (de até 1600x1200) é suficiente para os propósitos científicos, e se adapta às restrições de largura de banda. Imagens de maior resolução (para fins paisagísticos) podem ser obtidas através da colagem de diversas fotos menores (como aquelas fotos de gigapixel que se pode achar por aí na internet), mas não são prioridade.
@_eliasalberto
*adicionei
@_eliasalberto
Uma informação bem legal que aficionei no artigo da Curiosity na Wikipedia em inglês é sobre a velocidade de transmissão de dados. A fonte tá no artigo da Wikipedia. Acho que seria legal se adicionssem essas informações ao artigo aqui do TB. A Curiosity pode se comunicar diretamente com a Terra a velocidades de até 32 kbit/s e com as orbitadoras Mars Reconnaissance Orbiter e Odyssey orbiter a 2 Mbit/s e 256 kbit/s, respectivamente. Cada orbitadora só pode se comunicar com a Curiosity durante aproximadamente 8 minutos por dia. Elas funcionam como estações de retransmissão para intermediar a comunicação da Curiosity com a Terra; elas têm antenas melhores e podem dedicar mais energia a essa tarefa, então conseguem velocidades melhores. Além disso, as orbitadoras conseguem "ver" a Terra durante mais tempo, então podem se comunicar conosco durante um período maior para realizar a troca de informações. A Curiosity tira fotos em resolução 1600x1200 e filma em 720p a 10fps. Imaginem a dor de cabeça que seria pra enviar todo esse volume de dados (e mais os dados de navegação e dos instrumentos científicos) por uma conexão de 32kbps. Foi adotada a estratégia de usar as orbitadoras como estações intermediárias porque elas permitem velocidades maiores nas transferências. Além disso, como elas estão bem mais próximas de Marte do que a Terra, a Curiosity pode utilizar menos potência para se comunicar com elas, economizando energia. De qualquer forma, essa largura de banda bastante limitada justifica a péssima resolução das imagens que temos visto até agora. E como Marte está a 14 minutos-luz da Terra, o "ping" da Curiosity é de uns 28 minutos. Pois é, nada de jogo online pros marcianos. :P
Alexandre Salau
Como você, por exemplo, ao fazer este comentário?
Lucilene
Eles não conseguem nem resolver os problenas do nosso planeta e tão querendo entender outro. Parece aquelas pessoas que tomam conta da vida dos outros para se esquecerem das suas.
@mayconcarlete
nao tem nada de mais nessas linhas de codigo, -.- quer algo mais dificil? o que o google faz aqui nas ruas onde carros conseguem ser automaticamente pilotados por computador, isso sim eh dificil agora um lugar onde so tem morro e barro, nao vi nada de mais.
@amsalau
Certamente que o problema é a segurança mas também existe uma questão de eficiência já que o gerador nuclear produz apenas calor e este precisa ser convertido em eletricidade, esta conversão é muito ineficiente. Não é um problema para as naves já que elas precisam ser aquecidas contantemente para não congelarem, ams para o caso de carros seria um problema bem grande. O ruim seria ter um monte d epoeira de plutônio voando durante acidentes.
André Abreu
Enquanto isso meu SII não aguenta 12h de utilização.. blz, mas e quanto aos nossos carros? Será possível um dia energia nuclear nos veículos automotivos? Imagina só 10 anos de autonomia? Agora imagina isso em trens, barcos, aviões? Será q a principal restrição é a segurança?
YanGM
Você acabou de acabar com as minhas esperanças de encontrar ETs em Marte.
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