FFI – NASAs Mars 2020 Perseverance Rover

Inventas har levert spisskompetanse innenfor FPGA-chip-utvikling som har gjort det mulig å levere instrumentet som bruker radarbølger til å se hele 10 meter ned i bakken under roveren.

Undersøke grunnforholdene på Mars

Alle foto og illustrasjoner: NASA/JPL-Caltech

NASAs Mars 2020 Perseverance Rover er et avansert kjøretøy utformet for å undersøke tegn etter tidligere liv på Mars og samle prøver som kan returneres til jorda i femtiden.

Med oppdraget vil forskerne prøve å få finne svar på sentrale spørsmål om livsvilkår på Mars, og vurdere naturressurser og farer som en forberedelse for fremtidige menneskelige ekspedisjoner til den røde planeten.

Les mer om NASAs Mars 2020 Perseverance Rover

Utvikling av chip til radarundersøkelser

RIMFAX-instrumentet (Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment) er helt unikt i forhold til tidligere ekspedisjoner som bare har kunnet se noen centimeter ned i bakken. Det skal kunne operere under tøffe forhold på Mars og skal sende data om grunnforholdene på Mars tilbake til jorda.

Roveren ble sendt opp fra jorda 30. juli 2020 og skal etter planen lande på Mars 18. februar 2021.

«No one knows what lies beneath the surface of Mars. Now, we'll finally be able to see what's there.»

– Svein-Erik Hamran, ansvarlig forsker og prosjektleder for RIMFAX

Massiv redundans

Inventas har etter kundes ønsker implementert en komplett radarkontrollerchip med signalgenerator, datafiltrering og kontroll funksjoner.

Elektroniske systemer til romfart utsettes for et mye tøffere miljø med hensyn til stråling enn det vi har på landjorda, hvor atmosfæren og magnetfeltet gjør oss godt beskyttet mot kosmisk stråling fra stjerner og vår egen sol. Elektronikk i rommet krever massiv redundans og trippellogikk ned på cellenivå for å fungere feilfritt siden stråling lett kan endre logiske verdier i et digital design.

FPGA implementasjon, mikroarkitektur og verifikasjon

Teknologien som benyttes i romfartsindustrien er veltestet og valgt etter en ytterst konservativ tilnærming, og klarer i utgangspunktet ikke brøkdelen av de hastighetene man finner i moderne data- og telecomindustri. Det krever derfor inngående teknologikunnskap, arkitektur- og systemforståelse for å oppnå ønsket ytelse og stabilitet i et system som skal gjøre svært krevende digital filtrering av data.

Leveransen inneholder spisskompetanse innen FPGA implementasjon, mikroarkitektur og svært omfattende verifikasjon for å simulere og gjennomteste alle detaljer i chip-designet. Hver av de 50 000 kodelinjene, hver tilstand, hvert minste element i alle tenkelig scenarier, er testet og dokumentert, bl.a. ved bruk av egenutviklede ”simuleringsverktøy” som automatiserer sjekkrutiner og som er unike i en internasjonal sammenheng.

Fakta om Mars 2020-oppdraget

Mission Name: Mars 2020
Rover Name: Perseverance
Main Job: Seek signs of ancient life and collect samples of rock and regolith (broken rock and soil) for possible return to Earth.
Launch: July 30, 2020
Landing: Feb. 18, 2021
Landing Site: Jezero Crater, Mars
Budget: $2.1 billion dollar

Rimfax tekniske spesifikasjoner

Main Job: To see geologic features under the surface with ground-penetrating radar
Location: The radar antenna is on the lower rear of the rover
Mass: Less than 3 kilograms
Power: 5 to 10 watts
Volume: 196 x 120 x 66 millimeters
Data Return: 5 to 10 kilobytes per sounding location
Frequency Range: 150 to 1200 megahertz
Vertical Resolution: 15 to 30 centimeters thick
Penetration Depth: Greater than 10 meters deep depending on materials
Measurement Interval: About every 10 centimeters along the rover track