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- Cómo la plataforma de vuelo de Qualcomm hace posible el primer vuelo autónomo en Marte —
Por Chris Pruetting y Dev Singh, ambos con el cargo de directores senior de desarrollo empresarial, Qualcomm Technologies
Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech
Nuestro objetivo es crear tecnologías innovadoras que tengan un impacto positivo y satisfagan las necesidades sociales. También creemos en fomentar colaboraciones que impulsen la innovación. Por ello, Qualcomm Technologies, que incluye Qualcomm Government Technologies y Qualcomm CDMA Technologies. Se complace en compartir el esfuerzo que hemos realizado con Jet Propulsion Labs (JPL) de la NASA en el desarrollo de tecnologías y soluciones que impulsan el helicóptero en Marte, Ingenuity, para preparar el primer vuelo impulsado en otro planeta.
El proyecto del helicóptero en Marte se ha desarrollado desde 2014 y es la culminación de rigurosas pruebas e innovación. El proyecto pretende ser una demostración tecnológica del JPL para dar a conocer cómo el vuelo autónomo puede ampliar el horizonte de la exploración espacial, la investigación y datos para futuras misiones y diseños. Ningún detalle técnico sería poco relevante, incluido el procesador que se encargará del funcionamiento del helicóptero. Cuando JPL se puso en contacto con nosotros para probar y ampliar las capacidades autónomas del Ingenuity con productos de Qualcomm Technologies, estuvimos muy contentos de compartir la visión de su equipo.
Los retos del primer vuelo espacial en la historia
Los rigurosos requerimientos del espacio plantean retos únicos a la hora de operar un helicóptero en Marte. Desafíos que nuestra plataforma Qualcomm Flight, es capaz de resolver. El principal obstáculo es el propio funcionamiento; debido a que las señales tardan minutos en llegar, es imposible controlar un helicóptero por control remoto en tiempo real. En su lugar, el helicóptero debe recibir órdenes de funcionamiento autónomo transmitidas desde millones de kilómetros de distancia y con un retraso de entre 3 a 22 minutos.
A partir de ahí, el siguiente gran reto es asegurar que el sistema que gestiona el funcionamiento autónomo tenga una potencia de cálculo suficientemente alta. Y al mismo tiempo, un bajo consumo de energía. Ya que gran parte del desgaste del helicóptero proviene de un calentador para mantener los componentes calientes en las noches marcianas. Aunque Qualcomm Flight no se diseñó originalmente para los viajes espaciales. Cuenta con potentes prestaciones de funcionamiento autónomo que nos parecieron un buen punto de partida para afrontar algunos de estos retos iniciales.
Además de la funcionalidad autónoma flexible, la radiación marciana y las condiciones atmosféricas también fueron consideraciones importantes para JPL a la hora de determinar la elección correcta de la plataforma robótica. Las temperaturas extremas y los ciclos de temperatura pueden desgastar las piezas muy rápidamente. Además, algunas formas de radiación espacial dañan el silicio de forma gradual o instantánea. Normalmente, lo ideal sería realizar pruebas exhaustivas, junto con un reforzamiento en el espacio. Gracias al análisis de JPL, pudieron determinar que ciertas propiedades de la tecnología de Qualcomm Flight reducirían el riesgo de fallas y cumplirían con las necesidades para el primer vuelo en otro planeta.
La plataforma Qualcomm Flight (en el recuadro) impulsa el helicóptero Ingenuity. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech
Reunir el set de herramientas adecuado
Qualcomm Flight se desarrolló originalmente desde cero con la idea del vuelo autónomo. La plataforma se centra en las prestaciones tecnológicas típicamente destinadas a la tecnología de drones de consumo. Como el vídeo 4K ultra-HD, la computación móvil heterogénea, la navegación mediante odometría visual por inercia y la asistencia al vuelo, todo lo anterior en un paquete extremadamente pequeño y duradero. Todas estas características surgieron cuando el JPL consideró las limitaciones de operar un helicóptero de forma remota en Marte. Y los algoritmos complejos que el helicóptero tendría que procesar. El vuelo autónomo de un helicóptero en Marte es fundamental para navegar por zonas a las que el Rover no puede acceder fácilmente y abrir nuevas posibilidades de exploración, obtener imágenes de alta resolución y cubrir más terreno gracias a un desplazamiento más rápido.
Un factor importante que nos ayudó a conseguir una ventaja en nuestra colaboración con el JPL fue nuestra ya extensa metodología de pruebas para la tecnología comercial.
Siempre nos esforzamos por superar los límites que desarrollamos, y es fascinante cuando eso permite que prosperen las oportunidades adyacentes. Esto agilizó el proceso de integración de Qualcomm Flight en el proyecto de JPL. Es un ejemplo de cómo nuestras soluciones altamente integradas y nuestras rigurosas pruebas permiten que las soluciones de Qualcomm Technologies se adapten fácilmente a las necesidades de otros segmentos de la industria. Qualcomm Flight no sólo superó con éxito nuestras rigurosas pruebas de hardware en nuestros propios laboratorios, sino que también las pruebas de simulación de JPL para Marte aquí en la Tierra.
Este proyecto también nos dio una oportunidad única de probar la plataforma para condiciones extremas a las que se enfrentará el Ingenuity. Las pruebas también dieron lugar a valiosos descubrimientos que pueden aplicarse a futuras misiones. Por ejemplo, pudimos cuantificar para el JPL cómo se degradan las piezas tras la exposición a la radiación, lo que les permite calcular el riesgo. De este modo, el JPL puede decidir si se realiza o no una determinada misión en el futuro.
Además de permitir el funcionamiento autónomo de Ingenuity, Qualcomm Flight también se usa en el sistema de comunicación del Mars Rover. Las capacidades informáticas de Qualcomm Flight en el Rover procesan las fotos tomadas por el helicóptero. Esto permite que tanto Ingenuity como el Rover trabajen en paralelo para recoger y preparar las mejores fotos posibles que se enviarán al equipo del JPL en la Tierra.
Crédito del video: NASA Jet Propulsion Laboratory
Mejor innovación a través de la colaboración
Este tipo de resultados de pruebas se lograron gracias a la colaboración y confianza entre Qualcomm Technologies y Qualcomm Government Technologies y JPL. La forma de pensar desde un principio se basó en el compromiso de colaboración y diálogo que permitió a las entidades implicadas involucrarse y aprender sobre el entorno en el que opera cada parte. Adoptar una visión profundamente empática de los demás con una perspectiva externa ayudó a unificar el pensamiento colectivo con el fin de superar mejor los obstáculos utilizando Qualcomm Flight de forma eficaz para la misión. La relación implicó a los equipos técnicos, empresariales y de contratos para reunir a un equipo de colaboración transversal de las entidades que garantizara un entendimiento bidireccional hacia una solución.
Colaborar con el JPL en el proyecto del Helicóptero de Marte ha sido un honor increíblemente emocionante y un testimonio de lo que es posible cuando las empresas tecnológicas y los clientes finales trabajan juntos. Este proyecto dará forma al futuro desarrollo tecnológico para la exploración espacial utilizando tecnología comercial e investigación. También, ayudará a impulsar la innovación en robótica en Qualcomm Technologies. Desde la presentación de Qualcomm Flight, hemos introducido otras plataformas de Qualcomm Robotics. Estamos entusiasmados por ver lo que sucede a continuación.
In memoriam
Esta publicación del blog está dedicada al inspirador liderazgo del jefe del equipo de ingeniería, Jim Willmore. Cuyo deceso se produjo durante el desarrollo del proyecto. Sin la curiosidad y el entusiasmo de Jim, no sabríamos el riesgo que conlleva enviar todos estos componentes al espacio, y puede que la NASA sólo se atreva a lanzar los dados en un proyecto como éste una vez. La convicción de Jim de emprender proyectos interesantes e inspiradores para su equipo fue fundamental para el éxito de esta colaboración.
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