Perseverance lập kỷ lục lái xe xa nhất trên một hành tinh khác

Robot tự hành Perseverance của NASA vừa ghi dấu một cột mốc đáng nhớ trong lịch sử thám hiểm không gian: tổng quãng đường di chuyển trên sao Hỏa đã chạm mức 45,22 km. Đây là quãng đường xa nhất mà bất kỳ phương tiện nào từng thực hiện trên một thiên thể khác ngoài Trái Đất. Thành tích này không chỉ phản ánh độ bền của phần cứng mà còn cho thấy bước tiến vượt bậc về phần mềm tự hành.

Bánh xe của Perseverance in dấu trên bề mặt sao Hỏa

Cột mốc đến từ một khu vực đầy hấp dẫn khoa học

Theo chia sẻ của bà Vandi Verma, kỹ sư trưởng phụ trách vận hành robot tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA, kỷ lục được xác lập vào ngày Sol 2006 (tức 11/10/2026). Điều thú vị là hai tháng trước đó, trên Sol 1947, đồng hồ đo quãng đường của Perseverance chỉ còn cách cột mốc khoảng 200 mét, một khoảng cách mà robot có thể vượt qua chỉ bằng một lần lái với chế độ tự hành AutoNav.

Tuy nhiên, thay vì lao thẳng tới kỷ lục, Perseverance lại dừng chân khá lâu tại một khu vực có giá trị khoa học cao. Robot dành thời gian cho những chặng di chuyển ngắn để mài đá và nghiên cứu cận cảnh các mỏm đá cổ. Chỉ khi sẵn sàng chuyển sang địa điểm mới, nó mới vượt qua cột mốc một cách nhẹ nhàng.

"Khi Perseverance cuối cùng sẵn sàng di chuyển đến địa điểm mới, nó đã lướt qua kỷ lục", bà Verma viết trong blog của sứ mệnh.

Những bài học từ địa hình khắc nghiệt

Để đạt được quãng đường hơn 45 km, nhóm vận hành đã phải liên tục điều chỉnh cách robot di chuyển. Perseverance nhiều lần đối mặt với những bãi đá tảng dày đặc và các sườn dốc hiểm trở, buộc các kỹ sư phải xem xét lại các nguyên tắc lái xe.

Sau hàng nghìn mô phỏng, nhóm đã nâng giới hạn độ nghiêng cho phép của robot lên 24 độ và giảm khoảng trống tối thiểu dưới gầm xe xuống còn 20 cm. Họ cũng cập nhật phần mềm phanh để tránh chướng ngại vật bằng đá, gần như tăng gấp đôi giới hạn dòng điện của động cơ lái, bổ sung "bảng trượt động" vào phần mềm bay để dự đoán độ trượt, và áp dụng kỹ thuật lái theo phương ngang dốc nhằm giúp bánh xe bám chắc hơn trên nền đá lộ thiên.

Định vị toàn cầu trên bo mạch: "GPS" cho một hành tinh không có GPS

Một trong những cải tiến ấn tượng nhất là khả năng tự hành có tên Global Localization trên bo mạch (GBLC). Công nghệ này tận dụng bộ xử lý thương mại tốc độ cao nằm trong trạm gốc của trực thăng Ingenuity để so sánh hình ảnh mặt đất với hình ảnh quỹ đạo, từ đó tự xác định tọa độ toàn cầu của robot sau mỗi chặng di chuyển.

Nói cách khác, Perseverance giờ đây có thể tự "định vị" như thể được trang bị GPS trên một hành tinh vốn không có hệ thống định vị vệ tinh nào. Nhờ vậy, robot có thể di chuyển quãng đường dài hơn mà không cần con người can thiệp.

Toàn cảnh bề mặt sao Hỏa nơi Perseverance đang hoạt động

Điều đáng chú ý là bộ đồng xử lý này, khác với máy tính bay chính của Perseverance, không được gia cố để chống lại môi trường bức xạ khắc nghiệt trên sao Hỏa. Bầu khí quyển mỏng và việc thiếu từ quyển toàn cầu khiến bề mặt hành tinh gần như không có lớp che chắn nào. Bức xạ có thể gây ra hiện tượng "lật bit tạm thời" trong bộ nhớ mà phần mềm cần để hoạt động.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm kỹ sư đã phát triển một phương pháp gia cố phần mềm hiệu quả, thay vì phải chế tạo phần cứng chống bức xạ đắt đỏ. Đây là một ví dụ điển hình cho triết lý "dùng phần mềm bù đắp cho giới hạn phần cứng" mà giới kỹ sư phần mềm nhúng rất quen thuộc.

Tương lai: AI tạo sinh hỗ trợ lập kế hoạch tự hành

Hướng tới những chặng đường dài hơn với nguồn lực hạn chế hơn, nhóm vận hành đang nghiên cứu ứng dụng AI tạo sinh (generative AI) để đề xuất các giải pháp điều hướng AutoNav một cách hiệu quả hơn trên nhiều chặng của lộ trình chiến lược.

Perseverance trên hành trình chinh phục vành miệng hố va chạm

Đáng chú ý, đây không phải lần đầu NASA ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong vận hành robot sao Hỏa. Trước đó, các thuật toán tự hành đã giúp Perseverance tự chọn đường đi mà không cần chờ lệnh từ Trái Đất, vốn mất từ 5 đến 20 phút để tín hiệu truyền một chiều. Việc bổ sung AI tạo sinh vào quy trình lập kế hoạch có thể giúp giảm đáng kể thời gian và nhân lực cần thiết cho mỗi chặng di chuyển.

Ý nghĩa với cộng đồng công nghệ

Kỷ lục 45,22 km của Perseverance mang lại nhiều bài học đáng tham khảo cho giới phát triển phần mềm và kỹ sư hệ thống, kể cả những người không làm việc trong lĩnh vực không gian:

• Tự hành trong môi trường không có kết nối liên tục: Robot phải tự ra quyết định vì độ trễ tín hiệu, tương tự các hệ thống IoT hoạt động ở vùng sâu vùng xa.
• Gia cố phần mềm thay vì phần cứng: Giải pháp xử lý lật bit bằng phần mềm cho thấy tầm quan trọng của thiết kế chịu lỗi.
• Cập nhật phần mềm từ xa: Việc điều chỉnh giới hạn nghiêng, phần mềm phanh và bảng trượt động đều được thực hiện qua cập nhật phần mềm, minh chứng cho giá trị của khả năng nâng cấp hệ thống sau khi triển khai.
• Mô phỏng trước khi thay đổi: Hàng nghìn lần mô phỏng trước khi nâng giới hạn nghiêng là bài học về quy trình kiểm thử nghiêm ngặt.

Khi Perseverance tiếp tục leo cao dọc theo vành miệng hố va chạm, những kinh nghiệm tích lũy từ 45 km đường đã qua sẽ tiếp tục định hình cách robot di chuyển trên bề mặt sao Hỏa. Và bước nhảy tiếp theo của tự động hóa trong thám hiểm hành tinh đỏ, như nhóm sứ mệnh nhận định, mới chỉ vừa bắt đầu.