Mars’a giden bir gezginci için bir iniş yeri seçmek, genellikle büyük bilim insanları ve mühendislik komitelerini kapsayan uzun bir süreçtir. Bu komiteler genel anlamda, bilimsel olarak ilgi çekici ve aynı zamanda güvenli yere inişlerde bir aracın mühendislik kısıtlamalarına karşı, objektif bilim hedefleri üzerine düşünerek, birkaç yıl geçirirler.
Örneğin, bir hedefi olan bilim ekibi, suyun, canlılığın ve yaşamaya elverişli alanların izlerini belirlemek için güvenilir jeolojik alanları keşfetmek isteyebilir. Ancak mühendisler, bu alanların bir aracın güvenli bir şekilde iniş yapması için aşırı dik olduğunu veya aracın güneş panellerinin güneş enerjisinden yeterince yararlanamadığını fark edebilir. Bu yüzden uygun bir iniş yeri bulmak, geçmişteki Mars görevlileri tarafından yıllar boyunca toplanan bilgileri bir araya getirmeyi amaçlar.
Bu veriler, her bir misyonla birlikte büyümektedir, fakat düzensiz ve eksiktir. Bu sorunları gidermek için; MIT’deki araştırmacılar, görev planlayıcıların hedeflerine yardımcı olabilecek bilgisayar destekli keşif yapmalarını sağlayacak bir yazılım aracı geliştirdi.
Bu yazılım; hem Mars’ın jeolojik yapısı ve arazisindeki mevcut verileri kullanarak, hem de bir kullanıcının belirleyebileceği bilimsel öncelikleri ve mühendislik kısıtlamalarının listesini otomatik olarak kaydederek, uygun iniş alanlarının haritalarını üretir. Örneğin, bir kullanıcı; gezgincinin açık havza gölleri gibi belirli jeolojik hedefleri araştırabileceği bir alana inmesi için gerekli şartları belirleyebilir. Aynı zamanda, iniş alanı belli bir eğimi geçmemelidir, aksi takdirde araç iniş yapmaya çalışırken devrilebilir. Program, daha sonra, her iki kısıtlamayı da karşılayan iniş alanlarının “tercih edilebilirlik haritasını” oluşturur. Kullanıcı; ek özellikler ekledikçe bu konumlar değişebilir. Program ayrıca bir gezginin belirli bir iniş bölgesinden belirli jeolojik özelliklere kadar gidebileceği yolları da belirleyebilmeyi mümkün kılar. Örneğin kullanıcı; gezicinin tortul kayaç maruziyetlerini keşfetmesi gerektiğini belirtirse, program bu gibi yakın yapılara yollar üretir ve onlara ulaşmak için gereken süreyi hesaplar.
MIT’nin Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nde araştırma görevlisi olan Victor Pankratius, hedef plancılarının farklı iniş ve keşif senaryolarını hızlı ve verimli bir şekilde ele almak için programı kullanabileceklerini söylüyor.
MIT’nin Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde Pankratius ve doktorasını tamamlamış Guillaume Rongier, düz, hatta tozsuz alanlara inecek ve çok eski bir araştırma olan potansiyel olarak yaşama elverişli, magmatik çıkıntılı alanlara uygun iniş yapabilmek için kavramsal olarak NASA’nın Mars 2020 gezgincisine benzeyen bir program oluşturdu. Programın, geçmişte gezginci için düşünülmüş birçok iniş alanı tespit ettiğini ve diğer umut verici iniş alanlarını nadiren önerdiğini gördüler. Program ayrıca gelecek nesil Mars gezgincileri ve mühendislik gereksinimlerini araştırmak için de kullanılabilir.
Bulanık Mantık
Yazılım, kısmen “bulanık mantık” a dayanıyor. Boolean mantığında olduğu gibi; evet/hayır, doğru/yanlış, güvenli/güvensiz gibi ikili bir biçimde oluşturulmuş matematiksel mantık şeması değildir. Ama daha akıcı ve olasılık temelli bir biçimdedir.
Uygun bir iniş alanı bulunması durumunda program, gezginin belirli bir eğime çıkma olasılığını hesaplar bununla birlikte bir yer daha dik olursa olasılık azalır. Bulanık mantıkla ilgili algoritmaları kullanarak, ekip tüm gezegen üzerinde olası iniş sitelerinin ham veya ilk tercih edilebilirlik haritalarını oluşturur. Bu haritalar birbirinden ayrı hücrelere bölünmüş karelerden oluşur. Her biri Mars yüzeyinde yaklaşık 3km²’lik bir alanı temsil eder. Program, her bir hücre için, uygun bir iniş yeri olma olasılığını hesaplar ve 0 ile 1 arasındaki olasılıkları temsil etmek için renk sınıflandırması yapan bir harita oluşturur. Daha koyu hücreler, sıfıra yakın bir olasılıkla, uygun bir iniş yeri olma olasılığı olan alanları temsil ederken; daha açık yerler, ilgi çekici bilimsel beklentilerle güvenli bir iniş yapma şansına sahip olurlar. Araştırmacılar potansiyel iniş sahalarının bir haritasını çıkardıktan sonra, iniş sırasında meydana gelen değişiklikler ve iniş sırasında potansiyel navigasyon hataları gibi çeşitli belirsizlikleri hesaba katarlar. Bu belirsizlikler göz önünde bulundurulduğunda, program; daha sonra güvenlik ve bilimsel keşifleri en üst düzeye çıkarmak için, gezicinin iniş yapacağı iniş elipslerini veya dairesel hedefleri üretir. Program ayrıca, gezgincinin bir yere iniş yapar yapmaz arazi grafiğinde yolunu belirleyebilmesi için hızlı yürüyüş olarak bilinen bir algoritma kullanır.
Hızlı yürüyüş, bir cephenin yayılmasını hesaplamak için kullanılır, örneğin belirli bir hızda giden rüzgârın bir cephesinin kıyıya ne kadar hızlı ulaştığını hesaplar. İlk kez, Pankratius ve Rongier, bir gezgincinin seyahat noktasından, ilgili jeolojik yapıya doğru giderken başlangıç noktasında, gezgincinin seyahat süresini hesaplamak için hızlı bir yürüyüş yaptı.
Algoritma ayrıca gezgincinin yolculuğunu yavaşlatabilecek belli engellerden kaçınmak ve bir iniş alanında belirli jeolojik yapı türlerine çarpma olasılığını ortaya koymak için yolları haritalandırırken en hızlı geçiş yollarını bu tür engelleri göz önünde bulundurarak belirler.
Ekipler, Mars yüzeyinde bulunan şu anki gezici operatörlerin, bilimsel olarak önemli alanlara araçları daha verimli bir şekilde yönlendirebilmek için yazılım programını kullanabileceğini söylüyor.
Gelecekte, Pankratius bu tekniğin ya da bunun gibi önemli benzer şeylerin entegre olarak daha fazla otonom hale gelen geziciler sayesinde, Dünya’dan araçları çalıştıracak insanlara ihtiyaç duymadan gerçekleşebileceğini öngörüyor.
Pankratius, “Bir gün, eğer tamamen otonom gezicilere sahip olursak, nereye gidebilecekleri ve beklenmeyen durumlara karşı nasıl uyum sağlayabilecekleri hakkında tüm değişkenleri bilebilirler. Aksi halde kritik kararları hızlıca vermeniz gerektiğinde ileri ve geri iletişim kurmanız uzun zaman alabilir.”
Ekip ayrıca Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nün MIT Dünya Kaynakları Laboratuvarı ile işbirliği içinde yeryüzündeki jeotermal saha keşif tekniklerinin uygulamalarını da inceliyor.
Pankratius, “Bu güzel bir alan mi? Evet ya da hayır demek yerine: Bana jeotermal keşif için yaşanabilecek tüm alanların haritasını göster diyebilirsiniz. Hem Mars hem de Dünya’daki veriler, jeotermal yapılar için geliştikçe, daha doğru analizler yaparak mevcut programa aktarılabilir ve program aşamalı olarak artırılabilir.
