NASAs næste måne-rover vil køre open source-software

En kunstners gengivelse af VIPER på månen. NASA

I 2023 vil NASA opsende VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover), som vil vandre hen over månens overflade og jage efter vandis, der en dag kan bruges til at lave raketbrændstof. Roveren vil være bevæbnet med de bedste instrumenter og værktøjer, som NASA kan finde på: hjul, der kan dreje ordentligt på månens jord, en boremaskine, der er i stand til at grave i udenjordisk geologi, hardware, der kan overleve 14 dage af en månenat, når temperaturen synker til ˗173 °C.

Men mens meget af VIPER er enestående, skræddersyet til missionen, meget af den software, den kører, er open source, hvilket betyder, at den er tilgængelig til brug, ændring og distribution af enhver til ethvert formål. Hvis det lykkes, kan missionen handle om mere end blot at lægge grunden til en fremtidig månekoloni – den kan også være et vendepunkt, der får rumindustrien til at tænke anderledes om, hvordan den udvikler og driver robotter.

Open source-teknologi kommer sjældent i tankerne, når vi taler om rummissioner. Det kræver en enorm mængde penge at bygge noget, der kan opsendes ud i rummet, finde vej til sin rette destination og derefter udføre et bestemt sæt opgaver hundreder eller tusinder (eller hundredtusinder) af miles væk. At holde know-how til at trække disse ting af tæt på ens bryst er en naturlig tilbøjelighed. Open source-software er i mellemtiden mere normalt forbundet med skrap programmering til mindre projekter, såsom hackathons eller studerendes demoer. Koden, der fylder online repositories som GitHub er ofte en billig løsning for grupper, der mangler kontanter og ressourcer, der er nødvendige for at bygge kode fra bunden.

Men rumindustrien stiger, ikke en lille del, fordi der er et krav om øget adgang til rummet. Og det betyder brugen af ​​teknologier, der er billigere og mere tilgængelige, herunder software.

Selv for større grupper som NASA, hvor penge ikke er et problem, kan open source-tilgangen ende med at føre til stærkere software. Flysoftware lige nu, vil jeg sige, er ret middelmådig i rummet, siger Dylan Taylor, bestyrelsesformand og CEO for Voyager Space Holdings. (Eksempel: Boeings Starliner-testflyvningsfejl i 2019, hvilket var på grund af softwarefejl .) Hvis det er open source, kan de klogeste videnskabsmænd stadig udnytte et større samfunds ekspertise og feedback, hvis det løber ind i problemer, ligesom amatørudviklere gør.

Dybest set, hvis det er godt nok for NASA, burde det formentlig være godt nok for alle andre, der forsøger at betjene en robot fra denne planet. Med et stadigt stigende antal nye virksomheder og nye nationale kontorer jorden rundt At søge at opsende deres egne satellitter og sonder ud i rummet og samtidig holde omkostningerne nede, billigere robotsoftware, der trygt kan håndtere noget så risikabelt som en rummission, er en kæmpe velsignelse.

Open source-software kan også hjælpe med at gøre det billigere at komme til rummet, fordi det fører til standarder, som alle kan vedtage og arbejde med. Du kan eliminere de høje omkostninger forbundet med specialiseret kodning. Open source-rammer er normalt også noget, nye ingeniører allerede har arbejdet med. Hvis vi bare kan udnytte det og øge denne pipeline fra det, de har lært i skolen til det, de bruger i flyvemissioner, forkorter det indlæringskurven, siger Terry Fong, chefrobotiker for Intelligent Robotics Group ved NASA Ames Research Center i Californien. , og stedfortrædende rover-leder for VIPER-missionen. Det gør tingene hurtigere for os at tage fremskridt fra forskningsverdenen og sætte den på flugt.

NASA har brugt open source-software i mange F&U-projekter i omkring 10 til 15 år nu - agenturet holder en meget omfattende katalog af den open source-kode, den har brugt. Men denne teknologis rolle i faktiske robotter, der sendes til rummet, er stadig begyndende. Et system, som agenturet har afprøvet, er Robot Operating System, en samling af open source-softwarerammer, der vedligeholdes og opdateres af nonprofitorganisationen Open Robotics, som også har hovedkvarter i Mountain View. ROS bruges allerede i Robonaut 2, den humanoide robot, der har hjulpet med forskning på den internationale rumstation, samt den autonome Astrobee robotter summer rundt i ISS for at hjælpe astronauter med at udføre daglige opgaver.

Astrobee-robotten på den internationale rumstation kører på ROS.

NASA

ROS vil køre og facilitere opgaver, der er afgørende for noget, der kaldes flyvekontrol på jorden. VIPER bliver kørt rundt af NASA-personale, som skal betjene ting fra Jorden. Flyvekontrol på jorden vil tage data indsamlet af VIPER for at bygge realtidskort og gengivelser af miljøet på månen, som roverens chauffører kan bruge til at navigere sikkert. Andre dele af roverens software har også open source-rødder: grundlæggende funktioner som telemetri og hukommelsesstyring håndteres ombord af et program kaldet kerneflyvesystem (cFS) , udviklet af NASA selv og tilgængelig gratis på GitHub . VIPERs missionsoperationer uden for selve roveren varetages af Åbn MCT , også skabt af NASA.

Sammenlignet med Mars er månemiljøet meget svært at efterligne fysisk på Jorden, hvilket betyder, at det ikke er let at teste en rovers hardware- og softwarekomponenter. Til denne mission, siger Fong, gav det mere mening at læne sig op af digitale simuleringer, der kunne teste mange af roverens komponenter – og det inkluderede open source-softwaren.

En anden grund til, at missionen egner sig til brug af open source-software, er, at månen er tæt nok på til næsten-realtidskontrol af roveren, hvilket betyder, at noget af softwaren ikke behøver at være på selve roveren og kan køre. på jorden i stedet for.

Vi besluttede at få robottens hjerner delt mellem månen og jorden, siger Fong. Og så snart vi gjorde det, åbnede det op for muligheden for, at vi kan bruge software, der ikke er begrænset af strålingshård, flyvecomputere - men i stedet kan vi bare bruge kommercielle computere fra hylden. Så vi kan gøre brug af ting som ROS på jorden, noget der bruges af så mange mennesker så regelmæssigt. Vi behøver ikke kun at stole på tilpasset software.

VIPER kører ikke på 100 % open source-software - dets flyvesystem ombord bruger for eksempel ekstremt pålidelig proprietær software. Men det er nemt at se fremtidige missioner vedtage og udvide, hvad VIPER vil køre. Jeg formoder, at den næste rover fra NASA måske kører Linux, siger Fong.

Det vil aldrig være muligt at bruge open source-software i alle tilfælde. Sikkerhedsproblemer kan være et problem og kan få nogle parter til at holde sig til proprietær teknologi helt (selvom et plus til open source-platforme er, at udviklere ofte er meget offentlige om at finde fejl og foreslå patches). Og Fong understreger også, at nogle missioner altid vil være for specialiserede eller avancerede til at være stærkt afhængige af open source-teknologi.

Alligevel er det ikke kun NASA, der henvender sig til open source-fællesskabet. Blue Origin annoncerede for nylig et partnerskab med flere NASA-grupper for at kode robotintelligens og autonomi bygget fra open source rammer (virksomheden afviste at give detaljer). Mindre initiativer som f.eks Free Space Foundation baseret i Grækenland, som leverer open source hardware og software til små satellitaktiviteter, vil helt sikkert få mere opmærksomhed, efterhånden som rumflyvninger bliver stadig billigere. Der er en dominoeffekt der, siger Brian Gerkey, CEO for Open Robotics. Når først du har en stor organisation som NASA, der offentligt siger, 'Vi er afhængige af denne software', så er andre organisationer villige til at tage en chance og grave i og udføre det arbejde, der er nødvendigt for at få det til at fungere for dem.

skjule