L'11 ottobre 2026, un tragitto di 91,3 metri (299,6 piedi) ha portato la distanza totale percorsa dal rover Perseverance su Marte a 45,22 chilometri (28,10 miglia). È il nuovo record per i rover marziani, che supera i 45,16 chilometri percorsi da Opportunity prima che una tempesta di polvere di portata planetaria ponesse fine alla sua missione nel febbraio 2019, nella Perseverance Valley.
Il record di distanza di Perseverance è arrivato circa cinque anni dopo l'atterraggio del rover, avvenuto il 18 febbraio 2021. Mark Maimone, vicecapo del team Perseverance Robotic Operations presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, ha spiegato come ci si è arrivati. È lui ad aver progettato e sviluppato il software di guida autonoma di Spirit, Opportunity, Curiosity e Perseverance.
Un record costruito sull'autonomia
Opportunity è atterrato nel gennaio 2004 per una missione prevista di tre mesi ed è rimasto operativo per 15 anni. Perseverance è arrivato portando con sé sotto lo scafo l'elicottero Ingenuity. Come Curiosity, utilizza un generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG) anziché i pannelli solari su cui si affidava Opportunity. Curiosity è su Marte dal 2012, con un vantaggio di quasi 10 anni, eppure Perseverance è stato il primo a superare il totale di Opportunity.
Maimone indica diverse cause, tra cui le ruote rinforzate. Ma una la considera la più importante: Perseverance è stato progettato per l'autonomia. Il rover guida da solo il 90 percento del tempo, un primo traguardo per un rover marziano, secondo Maimone. Opportunity e Curiosity hanno usato la guida autonoma solo per circa il 5 percento del tempo. Spirit si guidava da solo il 23 percento del tempo, e secondo Maimone questo gli ha permesso di spostarsi il 50 percento più velocemente di quanto avrebbe potuto altrimenti, nonostante in quella modalità si muovesse più lentamente.
L'hardware alla base è un sistema di autonomia potenziato, che aggiunge un secondo processore con FPGA per accelerare l'elaborazione delle immagini aggiuntive. Il suo software AutoNav può guidare il rover a piena velocità, fino a 120 metri all'ora. Già Sojourner, nel 1997, disponeva di una forma embrionale di questa capacità: proiettava quattro strisce laser sul terreno, misurava l'altezza di 20 punti del terreno davanti a sé e aggirava gli ostacoli più grandi, il tutto con una CPU che girava a meno di un megahertz.
Dove decidono ancora gli esseri umani
L'autonomia di Perseverance non sostituisce la pianificazione dalla Terra. Il team scientifico stabilisce la destinazione. Un team di pianificazione strategica del percorso propone poi un tracciato, partendo da mappe orbitali a risoluzione più bassa. Ogni giorno un team di operazioni tattiche combina questo percorso con gli obiettivi scientifici della giornata per scegliere la strada che il rover seguirà.
Maimone spiega che la pianificazione a lungo raggio resta affidata alle persone perché fa risparmiare tempo. Il software di bordo misura soltanto la forma del terreno, non la sua natura. Gli operatori hanno imparato che le aree sabbiose con ripple incrociati, dove le onde corrono in più direzioni, tendono a intrappolare il rover, e le segnano come zone vietate. Le immagini orbitali arrivano talvolta a 25 centimetri di risoluzione, ma un grosso masso che occupa solo uno o due pixel può comunque passare inosservato. Secondo Maimone, è per questo che il rover ha bisogno di un proprio sistema di rilevamento degli ostacoli.
Quando il software ha dovuto essere ritarato
Il sistema di autonomia non ha funzionato dappertutto. Il team ha smesso di usarlo per circa due mesi su terreni più complessi, mentre ottimizzava i parametri e scriveva nuovo software. Alcune modifiche sono state rapide, altre hanno richiesto mesi di studio. Un parametro fissa la pendenza massima che il rover può affrontare, perché sui terreni ripidi c'è il rischio di scivolamenti laterali.
Il cratere Jezero, dove è atterrato Perseverance, era molto pianeggiante. Per i primi tre anni la maggior parte della guida è avvenuta su pendenze inferiori a 14 gradi. Dopo aver lasciato il cratere, il rover ha incontrato terreni più ripidi e ricchi di rocce. Il team ha ritarato i parametri in modo da consentirgli di attraversare pendenze fino a 24 gradi.
Il team ha provato anche l'IA per la pianificazione dei percorsi. Alla fine dello scorso anno, Claude di Anthropic ha analizzato le immagini orbitali e proposto un tracciato per un tragitto di 400 metri. Quel tracciato è diventato il punto di partenza per la pianificazione della giornata. Gli operatori lo hanno esaminato e vi hanno apportato un paio di modifiche. Secondo Maimone, convalidare un percorso è molto più semplice che sceglierne uno da zero.
Cosa significa il record e cosa resta da dimostrare
L'incertezza sulla posizione ha limitato finora la distanza che il rover può percorrere in autonomia. Man mano che l'incertezza cresce, crescono con essa anche le zone di esclusione attorno ai pericoli, finché il rover non riesce più a pianificare un percorso sicuro. Una capacità più recente, chiamata Mars Global Localization, dovrebbe ridurre questa incertezza. Maimone afferma che in teoria permette al rover di continuare a guidare finché ha risorse, sulla base delle sue mappe e delle zone di esclusione. Settimane di funzionamento senza supervisione richiederebbero però anche operazioni scientifiche autonome, che il team sta studiando attraverso l'elaborazione delle immagini a bordo.
Il margine di distanza è ridotto. Il nuovo totale supera quello di Opportunity di circa 0,06 chilometri, quindi il record segna una tendenza più che una rottura netta. Le cifre più eloquenti sono le quote di guida svolta in autonomia: circa 5 percento per Opportunity e Curiosity, 23 percento per Spirit e 90 percento per Perseverance. Curiosity ha avuto un vantaggio di un decennio e non ha comunque superato Opportunity, il che suggerisce che autonomia e hardware abbiano contato più del tempo trascorso sulla superficie.
Diverse affermazioni restano da dimostrare. La Mars Global Localization viene descritta come una capacità teorica di guidare finché durano le risorse, e non risulta alcun tragitto prolungato che si sia basato su di essa. Le operazioni scientifiche autonome sono ancora in fase di sviluppo. Il percorso pianificato dall'IA riguardava un singolo tragitto di 400 metri, verificato e corretto da persone: dimostra quindi che l'IA può accelerare la pianificazione, non che possa sostituire i pianificatori. La pausa di due mesi dell'autonomia su terreno difficile mostra che un nuovo tipo di terreno può costringere a tornare ai metodi manuali finché il software non viene ritarato.
Maimone racconta che il team ha costruito il software, lo ha collaudato e ha eseguito milioni di simulazioni. Aggiunge che finora non ha mai sbagliato direzione al rover e che il team si aspetta di stabilire record ancora più importanti.
